金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性绪论绪论绪论绪论1基础模块基础模块基础模块基础模块2焊材模块焊材模块焊材模块焊材模块3母材模块母材模块母材模块母材模块4金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性n绪论绪论n一、焊接在现代制造技术中的作用及其发展趋势一、焊接在现代制造技术中的作用及其发展趋势n现代制造技术概括起来分为两种：成形和改性。现代制造技术概括起来分为两种：成形和改性。n成形是把工件按照设计要求加工成相应的形状，同时保证尺寸精度的成形是把工件按照设计要求加工成相应的形状，同时保证尺寸精度的过程。过程。n改性是利用各种方法，改进工件的性能和延长工件使用寿命的过程。改性是利用各种方法，改进工件的性能和延长工件使用寿命的过程。n焊接方法的优点如下：焊接方法的优点如下：n1、焊接具有永久性、焊接具有永久性n2、焊接具有非常高的可靠性、焊接具有非常高的可靠性n3、焊接具有良好的适应性、焊接具有良好的适应性n4、焊接具有广泛的应用性、焊接具有广泛的应用性金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性n焊接技术的发展趋势：焊接技术的发展趋势：n1、焊接的对象不仅是同种材料，还包括异、焊接的对象不仅是同种材料，还包括异种材料。种材料。n2、随着科技的发展，对焊接技术的要求也、随着科技的发展，对焊接技术的要求也越来越高。越来越高。n3、采用新能源、信息化和自动化技术是发、采用新能源、信息化和自动化技术是发展的趋势。展的趋势。n4、现代焊接技术的范围将扩展。、现代焊接技术的范围将扩展。二、学习的目的、方法及要求二、学习的目的、方法及要求1、目的、目的通过学习，掌握规律，分析各种常见金属在熔焊条通过学习，掌握规律，分析各种常见金属在熔焊条件下的焊接性，为制定合理的焊接工艺、提高焊接质量提件下的焊接性，为制定合理的焊接工艺、提高焊接质量提供理论依据。供理论依据。2、学习方法及要求、学习方法及要求通过一定的专业生产实训，把积累的基础知识与本通过一定的专业生产实训，把积累的基础知识与本课程的知识点相结合，才能学以致用、融会贯通。理论联课程的知识点相结合，才能学以致用、融会贯通。理论联系实际，培养分析问题和解决实际问题的能力。系实际，培养分析问题和解决实际问题的能力。金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性n基础模块基础模块n单元一单元一熔化焊的加热特点及焊接接头熔化焊的加热特点及焊接接头n单元二单元二焊接冶金基础焊接冶金基础n单元三单元三常见的焊接缺欠常见的焊接缺欠n单元四单元四金属焊接性及试验方法金属焊接性及试验方法金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性n单元一单元一熔化焊的加热特点及焊接接头熔化焊的加热特点及焊接接头n概述概述n熔化焊（简称熔焊）是指将待焊处的母材金属熔熔化焊（简称熔焊）是指将待焊处的母材金属熔化后，形成焊焊缝的焊接方法。化后，形成焊焊缝的焊接方法。n熔焊时，被焊金属和填充金属在焊接热源作用下熔焊时，被焊金属和填充金属在焊接热源作用下发生局部的熔化，冷却后形成牢固的焊接接头。发生局部的熔化，冷却后形成牢固的焊接接头。而焊接热源的特性、焊接热循环等因素与焊接冶而焊接热源的特性、焊接热循环等因素与焊接冶金反应、熔池结晶、焊接接头的组织和性能、应金反应、熔池结晶、焊接接头的组织和性能、应力和应变等有着密切的关系，是影响焊接质量和力和应变等有着密切的关系，是影响焊接质量和效率的重要因素。因此，为能主动控制焊接质量，效率的重要因素。因此，为能主动控制焊接质量，首先必须掌握熔焊的加热特点和焊接接头的知识。首先必须掌握熔焊的加热特点和焊接接头的知识。金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性n项目一项目一焊接热源和焊接热效率焊接热源和焊接热效率n任务一、焊接热源的种类任务一、焊接热源的种类n电弧：利用电弧把外界提供的能量转化为熔焊所需的热量（是目前应用最广电弧：利用电弧把外界提供的能量转化为熔焊所需的热量（是目前应用最广泛的一种焊接热源）。如焊条电弧焊、埋弧焊、气体保护焊。泛的一种焊接热源）。如焊条电弧焊、埋弧焊、气体保护焊。n化学热：利用可燃气体（如乙炔、液化石油气等）和助燃气体（如氧气）或化学热：利用可燃气体（如乙炔、液化石油气等）和助燃气体（如氧气）或铝、镁发热剂作为焊接热源。如气焊、铝热焊。铝、镁发热剂作为焊接热源。如气焊、铝热焊。n电阻热：利用电流通过导体时所产生的电阻热作为焊接热源。采用电阻热作电阻热：利用电流通过导体时所产生的电阻热作为焊接热源。采用电阻热作为热源的焊接方法，机械化和自动化程度高，但需要强大的电力。如电渣焊、为热源的焊接方法，机械化和自动化程度高，但需要强大的电力。如电渣焊、电阻焊。电阻焊。n等离子弧：利用把普通电弧经过相应的压缩作用后，变为高温、高电离度、等离子弧：利用把普通电弧经过相应的压缩作用后，变为高温、高电离度、高能量密度的等离子弧作为焊接热源。如等离子弧焊接。高能量密度的等离子弧作为焊接热源。如等离子弧焊接。n摩擦热：利用机械摩擦产生的热能。如摩擦焊。摩擦热：利用机械摩擦产生的热能。如摩擦焊。n电子束：利用高压高速的电子在真空中猛烈轰击金属局部表面，使高速运动电子束：利用高压高速的电子在真空中猛烈轰击金属局部表面，使高速运动电子的动能转化为热能。如电子束焊。电子的动能转化为热能。如电子束焊。n激光束：利用受到激辐射后，放射出的增强光（激光）经过聚焦产生的能量激光束：利用受到激辐射后，放射出的增强光（激光）经过聚焦产生的能量高度集中的激光束作为焊接热源。如激光焊。高度集中的激光束作为焊接热源。如激光焊。金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性n焊接热源的主要特性焊接热源的主要特性n金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性n任务二、焊接热效率任务二、焊接热效率n（一）焊接传热的基本形式（一）焊接传热的基本形式n热传递有传导、对流辐射三种基本形式。热传递有传导、对流辐射三种基本形式。n熔焊过程中，三种传热方式同时存在，熔焊过程中，三种传热方式同时存在，在不同的阶段有不同的主要传热方式。研在不同的阶段有不同的主要传热方式。研究结果表明：在熔焊条件下，当焊接热源究结果表明：在熔焊条件下，当焊接热源传热给焊件时，热传递以辐射和对流为主；传热给焊件时，热传递以辐射和对流为主；当焊件和焊条（或焊丝）获得热量后，热当焊件和焊条（或焊丝）获得热量后，热传递则以传导为主。传递则以传导为主。金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性n（二）焊接热效率（二）焊接热效率n焊接热源提供的热量焊接热源提供的热量Q0，真正用于熔焊的热量为，真正用于熔焊的热量为Q，那么焊接热效率，那么焊接热效率可以定义为可以定义为nQ/Q0n焊接热效率主要决定于焊接方法。但对于同一种焊接热效率主要决定于焊接方法。但对于同一种焊接方法，当电流种类和大小、焊接速度等参数焊接方法，当电流种类和大小、焊接速度等参数改变时，焊接热效率也会发生改变。如果不需精改变时，焊接热效率也会发生改变。如果不需精确考虑，可以认为焊接热效率只与焊接方法有关。确考虑，可以认为焊接热效率只与焊接方法有关。金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性焊接电弧热效率电弧全部热功率电弧全部热功率电弧有效热功率电弧有效热功率75%熔化焊条熔化焊条30%母材吸收热功率母材吸收热功率50%焊条电弧焊焊条电弧焊周围空间损失周围空间损失20%飞溅损失飞溅损失5%熔滴过渡熔滴过渡25%金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性1、是在焊件的局部进行的，熔池 质量小，加热极不均匀。2、是一个瞬时进行的过程，加热 速度快，冷却速度快，熔池存 在时间短。3、加热温度高，电弧最高温度 50006000，对于低碳钢， 熔池温度1770左右，熔滴 2300 左右，熔渣1550。4、不断运动的热源，受热区域不 断变化，热过程具有不均匀性。焊接热过程特点焊接热过程特点项目二项目二焊接热循环焊接热循环任务一、焊接热循环的概念任务一、焊接热循环的概念金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性在电弧焊中，热能传给焊件主要是传导和辐射两种方式。焊件受电弧热源加热，温度就升高。由于焊接热过程的特点，离开热源不同的距离，在不同的时刻，焊件上各点温度不同。焊接温度场就是在焊接过程中的某一时，焊件上各点的温度分布。用等温线或等温面来表示。焊接温度场焊接温度场200700140610001536焊接方向焊接方向金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性焊接热循环焊接热循环焊件上某一点在焊接热源的作用下，其温度随时间变化由低到高，再由高到低的过程，称焊接热循环。其主要参数是： 加热速度（H), 加热最高温度(TM ), 相变温度以上停留时间(t过), 冷却速度（8/5)。 具有两个特征：1 1、加热峰值温度高，冷却速、加热峰值温度高，冷却速度快，加热速度更快。度快，加热速度更快。2 2、焊件上各点热循环不同。、焊件上各点热循环不同。靠近焊缝中心，峰值温度高，靠近焊缝中心，峰值温度高，加热速度和冷却速度也大，反加热速度和冷却速度也大，反之亦然。之亦然。3 3、局部加热，局部加热，熔焊时，焊接熔焊时，焊接热源只是对待焊部位进行了局热源只是对待焊部位进行了局部的集中加热，并且随热源的部的集中加热，并且随热源的移动，加热的范围也随之移动移动，加热的范围也随之移动。T TM MT TH H加热加热冷却冷却t tH Ht t1 1t t2 2T Tc cT/T/t/st/s金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性n任务三、焊接热循环的影响因素任务三、焊接热循环的影响因素n（一）焊接参数：熔焊时，焊接参数的改变（如焊接电流、（一）焊接参数：熔焊时，焊接参数的改变（如焊接电流、焊接速度、电弧电压等）实质上是使焊接热源输入到单位焊接速度、电弧电压等）实质上是使焊接热源输入到单位长度焊缝上的热量发生变化，这种变化并不是由一个参数长度焊缝上的热量发生变化，这种变化并不是由一个参数单独决定的。单独决定的。n（二）预热温度和层间温度：焊前预热是防止裂纹产生的（二）预热温度和层间温度：焊前预热是防止裂纹产生的比较有效的工艺措施。控制层间温度的作用与控制预热温比较有效的工艺措施。控制层间温度的作用与控制预热温度的作用一样。度的作用一样。n（三）焊接方法：熔焊时，由于不同的焊接方法有不同的（三）焊接方法：熔焊时，由于不同的焊接方法有不同的焊接热源特性，因此，焊件经历的焊接热循环也不相同。焊接热源特性，因此，焊件经历的焊接热循环也不相同。n（四）其他因素（四）其他因素金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性n项目三项目三焊接接头的组织和性能焊接接头的组织和性能n任务一、焊接接头的构成任务一、焊接接头的构成n1、焊接接头、焊接接头n焊接接头、是指把两个或两个以上的零件用焊接方法连接焊接接头、是指把两个或两个以上的零件用焊接方法连接而得到的接头。焊接接头在焊接结构中起到两个方面的作而得到的接头。焊接接头在焊接结构中起到两个方面的作用：一是连接，把原来分离的零件连接成一个整体；二是用：一是连接，把原来分离的零件连接成一个整体；二是传递载荷，即传递结构所承受的载荷。传递载荷，即传递结构所承受的载荷。nnn焊接接头示意图焊接接头示意图n1一焊缝；一焊缝；2一熔合区；一熔合区；3焊接热影响区（焊接热影响区（HAZ）:4一母材一母材 母材上由熔化焊材与母材组成的具有一定几何形状的液体金属称熔池。熔池的形成需要一定的时间，就进入准稳定时期，这时熔池的形状、尺寸和质量不在变化，只取决于母材的种类和焊接工艺条件，并随热源作同步运动。其轮廓为温度等于母材熔点的等温面。2、熔池的形成、熔池的形成焊接教学焊接教学L LBmaxBmaxHmaxHmaxO O一般情况下，随着电流的增加，熔池的宽度Bmax减小，熔深Hmax增大；随着电弧电压的增加，熔宽增大，熔深减小。增大电弧能量（电流或电弧电压），熔池长度也随着增大。 熔池的温度分布是不均匀熔池的温度分布是不均匀的，平均温度取决于母材的性的，平均温度取决于母材的性质和散热条件。低碳钢熔池的质和散热条件。低碳钢熔池的平均温度为平均温度为17701770100 100 。 焊接熔池是运动的，熔池中液态金属必然处在运动状态。在电弧力作用下，液态金属向熔池尾部运动，尾部表面的液态金属在重力作用下，又有向熔池中心降落的趋势。所以，熔池中液态金属的相对运动，可出现对流和搅拌。液态金属的强烈运动，使母材和填充金属混合均匀，有利于气体和非金属夹杂物外逸，还可以加速冶金反应，消除焊接缺陷，提高焊接质量。3、熔池中液态金属的运动状态、熔池中液态金属的运动状态。 在液态金属与在液态金属与母材交接处，液态母材交接处，液态金属的运动受到限金属的运动受到限制，因此，该处常制，因此，该处常出现化学成分的不出现化学成分的不均匀性。均匀性。金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性n任务二、焊接接头的组织和性能任务二、焊接接头的组织和性能n（一）焊缝的组织和性能（一）焊缝的组织和性能n1、熔池一次结晶、熔池一次结晶特点特点:熔池体积小，冷却速度快熔池体积小，冷却速度快;熔池金属处于过热状态熔池金属处于过热状态;熔池熔池在运动状态下结晶在运动状态下结晶.组织特征组织特征:柱状晶是熔池一次结晶柱状晶是熔池一次结晶的组织特征。的组织特征。熔池运动状态下的结晶熔池运动状态下的结晶n改善措施改善措施:常采用变质处理的办法来细化晶粒常采用变质处理的办法来细化晶粒n变质处理是通过焊接材料（如焊条、焊丝、焊剂）向熔池中加入某些变质处理是通过焊接材料（如焊条、焊丝、焊剂）向熔池中加入某些可细化晶粒的合金元素，如可细化晶粒的合金元素，如V、Mo、Ti、Nb、Al、B和和RE等，以细等，以细化晶粒，得到细晶组织，从而既可提高焊缝金属的强度和塑性，又可化晶粒，得到细晶组织，从而既可提高焊缝金属的强度和塑性，又可保证焊缝金属的抗裂性。保证焊缝金属的抗裂性。金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性n2、焊缝二次结晶、焊缝二次结晶n低碳钢焊缝的二次结晶组织低碳钢焊缝的二次结晶组织:一般为粗大的柱状一般为粗大的柱状F+少量的少量的P。n低合金高强钢焊缝的二次结晶组织低合金高强钢焊缝的二次结晶组织:n合金元素含量较少的低合金高强钢，其焊缝金属二次结晶组织与低碳合金元素含量较少的低合金高强钢，其焊缝金属二次结晶组织与低碳钢的焊缝金属组织接近。钢的焊缝金属组织接近。n合金元素含量较多的低合金高强钢，其焊缝二次结晶组织为低碳马氏合金元素含量较多的低合金高强钢，其焊缝二次结晶组织为低碳马氏体或贝氏体；高温回火后为索氏体。体或贝氏体；高温回火后为索氏体。n铬钼耐热钢焊缝的二次结晶组织铬钼耐热钢焊缝的二次结晶组织:当珠光体耐热钢中的合金元素含量当珠光体耐热钢中的合金元素含量较少，且处于焊前预热、焊后缓冷的条件下，焊缝组织为珠光体和一较少，且处于焊前预热、焊后缓冷的条件下，焊缝组织为珠光体和一部分淬硬组织；高温回火后为珠光体组织。部分淬硬组织；高温回火后为珠光体组织。n奥氏体不锈钢焊缝的二次结晶组织奥氏体不锈钢焊缝的二次结晶组织:一般为少量的铁素体（一般为少量的铁素体（2一一6%）加奥氏体组织。）加奥氏体组织。金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性n3、焊缝组织与性能的关系、焊缝组织与性能的关系:n一次结晶组织与性能的关系一次结晶组织与性能的关系:熔池一次结晶组织特征是柱状晶组织，熔池一次结晶组织特征是柱状晶组织，晶粒的粗细将决定焊缝金属的性能。粗大的柱状晶会降低焊缝金属的晶粒的粗细将决定焊缝金属的性能。粗大的柱状晶会降低焊缝金属的强度、塑性和韧性，细小的柱状晶比粗大的柱状晶的性能要好一些。强度、塑性和韧性，细小的柱状晶比粗大的柱状晶的性能要好一些。n二次结晶组织与性能的关系二次结晶组织与性能的关系:焊缝金属的最终组织取决于焊缝金属二焊缝金属的最终组织取决于焊缝金属二次结晶组织的类型、特征和形态。钢焊缝的晶组织主要是铁素体、珠次结晶组织的类型、特征和形态。钢焊缝的晶组织主要是铁素体、珠光体、贝氏体和淬硬组织等。光体、贝氏体和淬硬组织等。n珠光体的强度比铁素体的高，塑性和韧性比铁素体的低；铁素体、奥珠光体的强度比铁素体的高，塑性和韧性比铁素体的低；铁素体、奥氏体的强度比珠光体的低，塑性和韧性较好，具有较好的抗裂性；粒氏体的强度比珠光体的低，塑性和韧性较好，具有较好的抗裂性；粒状贝氏体的强度、塑性和韧性介于马氏体和铁素体之间；马氏体是一状贝氏体的强度、塑性和韧性介于马氏体和铁素体之间；马氏体是一种淬硬组织，强度高。含碳量高的马氏体硬而脆，而含碳量低的马氏种淬硬组织，强度高。含碳量高的马氏体硬而脆，而含碳量低的马氏体则具有较高的强度和良好的塑性和韧性。体则具有较高的强度和良好的塑性和韧性。n总之，焊缝金属的性能决定于焊缝的化学成分和组织。焊缝金属总之，焊缝金属的性能决定于焊缝的化学成分和组织。焊缝金属的强度可以达到与母材金属等强度，但塑性和韧性一般比母材金属低。的强度可以达到与母材金属等强度，但塑性和韧性一般比母材金属低。金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性n4、焊缝的偏析与夹杂物、焊缝的偏析与夹杂物n熔池具有体积小、冷却速度快的特征，在一次结晶时，熔池具有体积小、冷却速度快的特征，在一次结晶时，熔池中的合金元素没有充分的时间扩散均匀；同时，熔池熔池中的合金元素没有充分的时间扩散均匀；同时，熔池中某些非金属杂质也来不及浮到熔池表面，容易形成焊缝中某些非金属杂质也来不及浮到熔池表面，容易形成焊缝的偏析和夹杂。的偏析和夹杂。n偏析是指合金中各组成元素在结晶时分布不均匀的现象。偏析是指合金中各组成元素在结晶时分布不均匀的现象。n偏析对焊缝的质量影很大，不仅是化学成分不均匀、杂质偏析对焊缝的质量影很大，不仅是化学成分不均匀、杂质聚集、性能改变，同时也是产生裂纹、气孔和夹杂的主要聚集、性能改变，同时也是产生裂纹、气孔和夹杂的主要原因之一。熔焊中产生的偏析主要有以下三种。显微偏析原因之一。熔焊中产生的偏析主要有以下三种。显微偏析、区域偏析、区域偏析、层状偏析、层状偏析n夹杂物：熔池在结晶过程中凝固很快，焊后在焊缝中可能夹杂物：熔池在结晶过程中凝固很快，焊后在焊缝中可能残留各种微观非金属杂质，称为焊缝中的夹杂物。夹杂物残留各种微观非金属杂质，称为焊缝中的夹杂物。夹杂物主要有氧化物、氮化物、硫化物。主要有氧化物、氮化物、硫化物。金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性n（二）熔合区的组织和性能（二）熔合区的组织和性能n熔合区的范围虽然很窄，但熔合区晶粒非常熔合区的范围虽然很窄，但熔合区晶粒非常粗大，冷却后组织为粗大的过热组织；同时熔合粗大，冷却后组织为粗大的过热组织；同时熔合区存在严重的化学和物理不均匀性。区存在严重的化学和物理不均匀性。n熔合区是整个焊接接头中的一个薄弱地带，熔合区是整个焊接接头中的一个薄弱地带，有时甚至是焊接接头中性能最差的区域。许多焊有时甚至是焊接接头中性能最差的区域。许多焊接结构的失效常常是由熔合区的某些缺陷引起的，接结构的失效常常是由熔合区的某些缺陷引起的，如冷裂纹、再热裂纹和脆性破坏等常起源于熔合如冷裂纹、再热裂纹和脆性破坏等常起源于熔合区，因此对于熔合区必须引起足够的重视。区，因此对于熔合区必须引起足够的重视。金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性n（三）焊接热影响区的组织和性能（三）焊接热影响区的组织和性能n焊接热影响区又称为焊接热影响区又称为“近缝区近缝区”，其特点，其特点是位于母材上，受到焊接热源作用但末被是位于母材上，受到焊接热源作用但末被熔化，熔焊过程中，焊接热影响区上各点熔化，熔焊过程中，焊接热影响区上各点离焊缝远近的不同，各点所经历的焊接热离焊缝远近的不同，各点所经历的焊接热循环也不同，使整个焊接热影响区出现不循环也不同，使整个焊接热影响区出现不同的组织和性能。研究和了解不同钢种的同的组织和性能。研究和了解不同钢种的焊接热影响区在熔焊过程中的组织和性能，焊接热影响区在熔焊过程中的组织和性能，对于提高焊接质量有十分重要的意义。对于提高焊接质量有十分重要的意义。金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性n1、不易淬火钢的焊接热影响区的组织和性能、不易淬火钢的焊接热影响区的组织和性能n不易淬火钢的焊接热影响区可分为过热区、正火区、不易淬火钢的焊接热影响区可分为过热区、正火区、部分相变区和再结晶区。部分相变区和再结晶区。nI一过热区；一过热区；一正火区：一正火区：一部分相变一部分相变n区；区；W一再结晶区；一再结晶区；V一母材一母材n（l）过热区（粗晶区）过热区（粗晶区）n该区紧邻焊缝，加热温度范围是从晶粒急剧该区紧邻焊缝，加热温度范围是从晶粒急剧n长大的温度开始，一直到固相线温度为止。长大的温度开始，一直到固相线温度为止。n过热区由于晶粒粗大，与母材金属相比，其韧性很低。因此，过热区过热区由于晶粒粗大，与母材金属相比，其韧性很低。因此，过热区和熔合区一样，都是焊接接头的薄弱地带。和熔合区一样，都是焊接接头的薄弱地带。n过热区的大小与焊接方法、热输入、焊件厚度等因素有关。过热区的大小与焊接方法、热输入、焊件厚度等因素有关。金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性n(2)正火区（重结晶区或细晶区）正火区（重结晶区或细晶区）n该区的温度低于过热区，其温度范围是从该区的温度低于过热区，其温度范围是从Ac3到晶粒急剧长大之到晶粒急剧长大之前，在此温度范围内加热时，晶粒没有急剧长大；空冷后，得到的是前，在此温度范围内加热时，晶粒没有急剧长大；空冷后，得到的是均匀细小的铁素体和珠光体组织，相当于热处理时的正火组织，故称均匀细小的铁素体和珠光体组织，相当于热处理时的正火组织，故称为正火区。正火区的晶粒细小而均匀，既有较高的强度，又有较好的为正火区。正火区的晶粒细小而均匀，既有较高的强度，又有较好的塑性和韧性，甚至具有比母材金属还好的综合力学性能，塑性和韧性，甚至具有比母材金属还好的综合力学性能，n(3)部分相变区（不完全重结晶区或不完全正火区）部分相变区（不完全重结晶区或不完全正火区）n该区的温度为该区的温度为Ac1一一Ac3，在此温度范围内加热时，母材金属中，在此温度范围内加热时，母材金属中的一部分铁素体组织和珠光体组织转变为奥氏体组织，另外一部分铁的一部分铁素体组织和珠光体组织转变为奥氏体组织，另外一部分铁素体组织在加热时始终未熔人奥氏体组织中素体组织在加热时始终未熔人奥氏体组织中,空冷时导致该区域的组空冷时导致该区域的组织和性能不均匀，力学性能略有下降。织和性能不均匀，力学性能略有下降。n(4）再结晶区）再结晶区n该区的温度为该区的温度为450一一Ac1，金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性n2、易淬火钢的焊接热影响区的组织和性能、易淬火钢的焊接热影响区的组织和性能n焊接热影响区一般分为完全淬火区和不完全淬火区；如果焊前母材处焊接热影响区一般分为完全淬火区和不完全淬火区；如果焊前母材处于调质状态，还会形成一个回火区。于调质状态，还会形成一个回火区。nI一完全淬火区；一完全淬火区；n一不完全淬火区；一不完全淬火区；n一回火区一回火区易淬火钢焊接热影响区划分示意图易淬火钢焊接热影响区划分示意图n完全淬火区完全淬火区:该区的温度范围是从该区的温度范围是从Ac3到固相线的范围。该区在组织特征上都到固相线的范围。该区在组织特征上都是马氏体是马氏体.n不完全淬火区不完全淬火区:该区的温度处于该区的温度处于Ac1一一Ac3的范围内。该区是马氏体加铁素的范围内。该区是马氏体加铁素体组织体组织,不完全淬火区的组织和性能是很不均匀的。不完全淬火区的组织和性能是很不均匀的。n回火区回火区:易淬火钢母材处于调质状态，发生不同程度的回火处理，形成回火区。易淬火钢母材处于调质状态，发生不同程度的回火处理，形成回火区。金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性n任务三、控制和改善焊接接头性能的措施任务三、控制和改善焊接接头性能的措施n焊缝可通过调整化学成分适当的焊接工艺措施来保证性能的要求；焊焊缝可通过调整化学成分适当的焊接工艺措施来保证性能的要求；焊接热影响区其性能的控制和改善不可能通过调整化学成分实现。接热影响区其性能的控制和改善不可能通过调整化学成分实现。n（一）选择合适的焊接材料（一）选择合适的焊接材料n（二）选择合理的焊接方法（二）选择合理的焊接方法n（三）调整恰当的熔合比（三）调整恰当的熔合比n（四）选择合理的焊接参数（四）选择合理的焊接参数n（五）焊接操作（五）焊接操作n（六）焊后热处理（六）焊后热处理金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性n焊接冶金过焊接电弧产生以后，焊接区的物质在电弧高温作用下，会发生激烈的物理化学反应，反应的过程称为焊接冶金过程。包括：焊接冶金过程的特点气体对焊缝金属的影响焊缝金属的脱氧、脱硫、脱磷焊缝金属的渗合金焊接冶金过程焊接冶金过程的特点热过程的特性确定了冶金过程的特点：1、电弧温度高。药皮中物质的分解产出大量的气 体，在熔池周围形成一个保护层；同时， 2 、2等大量分解出来的气体原子或离子 很容易溶入到熔池金属中，由于冷却速度快， 溶解度不断下降，结果来不及析出而残留在焊 缝中；电弧高温作用下，还会产生金属蒸汽， 合金元素易被氧化，即烧损，使焊缝合金元素 的含量下降，分布不均匀。2、熔池反应时间短。焊缝金属的冶金反应不、熔池反应时间短。焊缝金属的冶金反应不充分，组织成分差异较大。充分，组织成分差异较大。3、熔池体积小，而反应接触面积大。以焊条、熔池体积小，而反应接触面积大。以焊条电弧焊为例熔池质量仅为电弧焊为例熔池质量仅为35克，而熔滴的表克，而熔滴的表面积可达面积可达1102/g，比炼钢时大，比炼钢时大1000倍，使倍，使反应冶金激烈，并有强烈的混合作用。反应冶金激烈，并有强烈的混合作用。4、熔池反应是运动的。焊接熔池不断地移动，、熔池反应是运动的。焊接熔池不断地移动，参与反应的物质不参与反应的物质不 断改变，使焊接熔池冶金反断改变，使焊接熔池冶金反应更为复杂。应更为复杂。n任务一、对熔池的保护任务一、对熔池的保护n1、保护的必要性、保护的必要性n焊条电弧焊时，如果采用没有药皮的光焊丝在空焊条电弧焊时，如果采用没有药皮的光焊丝在空气中焊接，熔化的金属将会与周围的空气发生激气中焊接，熔化的金属将会与周围的空气发生激烈的化学反应。空气中的氧和氮将会侵人到熔池烈的化学反应。空气中的氧和氮将会侵人到熔池中，使焊缝金属的含氧量、含氮量显著增加；并中，使焊缝金属的含氧量、含氮量显著增加；并使使Mn、Si等有益合金元素烧损严重，导致焊缝等有益合金元素烧损严重，导致焊缝金属的力学性能和母材的大大下降。另外，采用金属的力学性能和母材的大大下降。另外，采用光焊丝焊接时，还存在引弧困难、电弧不稳定、光焊丝焊接时，还存在引弧困难、电弧不稳定、焊条易黏在焊件上、飞溅大、焊缝成形差、容易焊条易黏在焊件上、飞溅大、焊缝成形差、容易产生气孔等问题。所以，光焊丝焊接的操作性和产生气孔等问题。所以，光焊丝焊接的操作性和实用性非常差，在生产上没有实用价值。实用性非常差，在生产上没有实用价值。n2、保护方式和效果、保护方式和效果n熔焊方法保护方式埋弧焊、电渣焊、不含熔焊方法保护方式埋弧焊、电渣焊、不含造气物质的焊条或药芯焊丝焊接熔渣保护造气物质的焊条或药芯焊丝焊接熔渣保护气焊、在惰性气体或其他保护气体（如气焊、在惰性气体或其他保护气体（如CO2、混合气体）保护中的焊接气体保护、混合气体）保护中的焊接气体保护含有造气物质的焊条或药芯焊丝的焊接熔含有造气物质的焊条或药芯焊丝的焊接熔渣和气体联合保护真空电子束焊排除空气渣和气体联合保护真空电子束焊排除空气用含有脱氧、脱氮剂的用含有脱氧、脱氮剂的“自保护自保护”焊丝的焊丝的焊接自保护焊接自保护n任务二、焊接冶金反应区任务二、焊接冶金反应区n焊接冶金反应区示意图焊接冶金反应区示意图nI一药皮反应区；一药皮反应区；一熔滴反应区；一熔滴反应区；一熔池反应区；一熔池反应区；nT1一药皮开始反应温度；一药皮开始反应温度；T2一焊条末端熔滴温度；一焊条末端熔滴温度；T3一弧柱间熔滴温度；一弧柱间熔滴温度；nT4一熔池最高温度；一熔池最高温度；T5一熔池凝固温度一熔池凝固温度n（一）药皮反应区（一）药皮反应区n在电弧热作用下，焊条端部固态药皮中的物质随温度的升高会发在电弧热作用下，焊条端部固态药皮中的物质随温度的升高会发生相应的物理和化学反应，如水分的蒸发、物质的分解和铁合金的氧生相应的物理和化学反应，如水分的蒸发、物质的分解和铁合金的氧化。药皮反应区的反应温度范围是从化。药皮反应区的反应温度范围是从100到药皮的熔点（对于钢焊到药皮的熔点（对于钢焊条大约为条大约为1200）。药皮反应阶段为熔滴和熔池阶段提供了反应产）。药皮反应阶段为熔滴和熔池阶段提供了反应产物，可看成是焊接冶金反应的准备阶段，对整个焊接冶金反应和焊接物，可看成是焊接冶金反应的准备阶段，对整个焊接冶金反应和焊接质量有一定的影响。质量有一定的影响。n（二）熔滴反应区（二）熔滴反应区n熔滴反应区包括熔滴形成、长大直至过渡到熔池中的整个过程。熔滴反应区包括熔滴形成、长大直至过渡到熔池中的整个过程。该区的反应特点是反应时间短、温度很高、熔滴金属与气体和熔渣的该区的反应特点是反应时间短、温度很高、熔滴金属与气体和熔渣的接触面积大、熔滴金属与熔渣发生强烈的混合作用。接触面积大、熔滴金属与熔渣发生强烈的混合作用。n许多冶金反应都在该阶段进行，如气体的分解和溶解、金属的蒸许多冶金反应都在该阶段进行，如气体的分解和溶解、金属的蒸发、金属的氧化和还原以及焊缝金属的合金化等。该区冶金反应最为发、金属的氧化和还原以及焊缝金属的合金化等。该区冶金反应最为激烈，对焊缝金属成分的影响最大。激烈，对焊缝金属成分的影响最大。n（三）熔池反应区（三）熔池反应区n熔池反应区是指熔滴和熔渣落人熔池中，与熔化的母材金属相混熔池反应区是指熔滴和熔渣落人熔池中，与熔化的母材金属相混合或接触后，各相进一步发生物理和化学反应，直到冷却凝固，形成合或接触后，各相进一步发生物理和化学反应，直到冷却凝固，形成焊缝金属的过程。焊缝金属的过程。n熔池反应区与熔滴反应区相比，其物理和化学条件有所不同。熔池反应区与熔滴反应区相比，其物理和化学条件有所不同。n熔池阶段的突出特点是熔池的温度分布极不均匀，熔化和凝固同熔池阶段的突出特点是熔池的温度分布极不均匀，熔化和凝固同时进行。在熔池的头部发生金属熔化和气体的吸人反应，在熔池的尾时进行。在熔池的头部发生金属熔化和气体的吸人反应，在熔池的尾部发生金属凝固和气体的逸出反应。另外，在气流、电弧吹力等作用部发生金属凝固和气体的逸出反应。另外，在气流、电弧吹力等作用下，熔池发生有规律的搅拌运动，加快反应速度，为熔池中的气体和下，熔池发生有规律的搅拌运动，加快反应速度，为熔池中的气体和夹杂物外逸创造了有利的条件。夹杂物外逸创造了有利的条件。n熔池反应阶段比熔滴反应阶段的反应速度要小，对整个冶金反应熔池反应阶段比熔滴反应阶段的反应速度要小，对整个冶金反应过程的贡献较小。过程的贡献较小。n总之，焊接冶金反应过程是分区域连续进行的。在熔滴阶段进行的反总之，焊接冶金反应过程是分区域连续进行的。在熔滴阶段进行的反应，多数在熔池阶段将继续进行，但有的也会停止或向反方向改变。应，多数在熔池阶段将继续进行，但有的也会停止或向反方向改变。以上各阶段冶金反应的综合结果将决定焊缝金属的最终成分。以上各阶段冶金反应的综合结果将决定焊缝金属的最终成分。n任务三、接冶金反应与焊接工艺条件的关系任务三、接冶金反应与焊接工艺条件的关系n焊接冶金反应与焊接工艺条件有密切的关系。改变焊接工艺条件焊接冶金反应与焊接工艺条件有密切的关系。改变焊接工艺条件必然会改变焊接冶金的反应条件，从而影响焊接冶金反应的过程。必然会改变焊接冶金的反应条件，从而影响焊接冶金反应的过程。n当母材金属确定时，影响焊缝金属成分的因素主要有两个：一是当母材金属确定时，影响焊缝金属成分的因素主要有两个：一是焊接材料，其种类和成分不仅影响焊接冶金全过程的发展，而且决定焊接材料，其种类和成分不仅影响焊接冶金全过程的发展，而且决定焊缝金属的合金系统，所以调整焊接材料是控制焊缝金属成分的主要焊缝金属的合金系统，所以调整焊接材料是控制焊缝金属成分的主要手段；二是焊接参数，它在一定程度上影响冶金过程的发展，但不能手段；二是焊接参数，它在一定程度上影响冶金过程的发展，但不能决定焊缝金属的合金系统，所以调节焊接参数是控制焊缝金属成分的决定焊缝金属的合金系统，所以调节焊接参数是控制焊缝金属成分的辅助段，一旦焊接参数选定，应保持不变，以保证焊缝金属成分和性辅助段，一旦焊接参数选定，应保持不变，以保证焊缝金属成分和性能的稳定。能的稳定。n焊接冶金过程是一个复杂的、高温多相反应的过程。不同的焊接焊接冶金过程是一个复杂的、高温多相反应的过程。不同的焊接方法有不同的组成相，如焊条电弧焊和埋弧焊时，系统中有三个相互方法有不同的组成相，如焊条电弧焊和埋弧焊时，系统中有三个相互作用的相：液态金属、熔渣和电弧气氛；气体保护焊时，主要是气体作用的相：液态金属、熔渣和电弧气氛；气体保护焊时，主要是气体相和金属相的相互作用；电渣焊时，是熔渣和金属间的作用。由于焊相和金属相的相互作用；电渣焊时，是熔渣和金属间的作用。由于焊接区还有温度高、冶金反应过程短暂、反应物复杂以及变化急剧等特接区还有温度高、冶金反应过程短暂、反应物复杂以及变化急剧等特点，所以整个焊接冶金过程是个不平衡的过程，这是焊接冶金反应的点，所以整个焊接冶金过程是个不平衡的过程，这是焊接冶金反应的又一个特点。又一个特点。n项目二项目二焊接熔渣和焊接区内的气体焊接熔渣和焊接区内的气体n任务一、焊接熔渣任务一、焊接熔渣n焊接熔渣是指在焊接过程中，焊条药皮、焊剂与非金属夹杂物互相熔焊接熔渣是指在焊接过程中，焊条药皮、焊剂与非金属夹杂物互相熔解，发生化学反应后形成的覆盖在焊缝表面的非金属物质。解，发生化学反应后形成的覆盖在焊缝表面的非金属物质。n（一）焊接熔渣的作用、成分和分类（一）焊接熔渣的作用、成分和分类n1、焊接熔渣在焊接过程中的作用、焊接熔渣在焊接过程中的作用n机械保护作用：防止高温状态下的焊缝金属受到空气的有害作用机械保护作用：防止高温状态下的焊缝金属受到空气的有害作用。n冶金处理作用：调整和控制焊缝金属的成分和性能冶金处理作用：调整和控制焊缝金属的成分和性能。n改善焊接工艺性能作用：改善焊接工艺性能作用：通过向熔渣中加人适当的物质，调整通过向熔渣中加人适当的物质，调整熔渣成分，可使电弧容易引燃并燃烧稳定，飞溅减少，保熔渣成分，可使电弧容易引燃并燃烧稳定，飞溅减少，保证良好的脱渣性、操作性，改善焊缝成形证良好的脱渣性、操作性，改善焊缝成形。n2、熔渣的成分和分类、熔渣的成分和分类n第一类盐型熔渣：金属的氟化物、氯化物和不含氧的第一类盐型熔渣：金属的氟化物、氯化物和不含氧的化合物化合物.该渣系的氧化性很小，主要用于焊接铝、钛及其该渣系的氧化性很小，主要用于焊接铝、钛及其化学性质活泼的金属及合金，也用于焊接含活性元素的合化学性质活泼的金属及合金，也用于焊接含活性元素的合金钢金钢.n第二类盐一氧化物型熔渣第二类盐一氧化物型熔渣:氟化物和强金属氧化物氟化物和强金属氧化物.该该渣系的氧化性较小，常用于焊接合金钢及合金渣系的氧化性较小，常用于焊接合金钢及合金.n第三类氧化物型熔渣：各种金属氧化物第三类氧化物型熔渣：各种金属氧化物.该渣系的氧该渣系的氧化性较强，常用于焊接低碳钢和低合金钢化性较强，常用于焊接低碳钢和低合金钢.n（二）焊接熔渣的性质（二）焊接熔渣的性质n1、熔渣碱度、熔渣碱度n熔渣碱度是表示熔渣碱性强弱程度的一个量。碱度是熔渣十分重熔渣碱度是表示熔渣碱性强弱程度的一个量。碱度是熔渣十分重要的化学性质，它与熔渣的其他性质如活性、黏度、表面张力等有密要的化学性质，它与熔渣的其他性质如活性、黏度、表面张力等有密切的关系。切的关系。n碱度碱度B的计算方法：的计算方法：nB=碱性氧化物的百分含量碱性氧化物的百分含量/酸性氧化物的百分含量酸性氧化物的百分含量n碱性氧化物的百分含量是熔渣中所有碱性氧化物的百分含量；碱性氧化物的百分含量是熔渣中所有碱性氧化物的百分含量；酸性氧化物的百分含量是熔渣中所有酸性氧化物的百分含量。酸性氧化物的百分含量是熔渣中所有酸性氧化物的百分含量。n理论上认为，当理论上认为，当Bl时为碱性熔渣，时为碱性熔渣，B1.3时，熔渣才为碱性。时，熔渣才为碱性。n碱度碱度B的倒数称为熔渣的酸度，即酸度的倒数称为熔渣的酸度，即酸度=l/B。n2、熔渣黏度、熔渣黏度它表示液态熔渣流动的难易程度。黏度越大，液态熔渣的流动性它表示液态熔渣流动的难易程度。黏度越大，液态熔渣的流动性越差。黏度对熔渣的保护效果、飞溅、焊接的可操作性、焊缝成形、越差。黏度对熔渣的保护效果、飞溅、焊接的可操作性、焊缝成形、熔池中气体的逸出、合金元素在熔渣中的残留损失等都有显著的影响。熔池中气体的逸出、合金元素在熔渣中的残留损失等都有显著的影响。因此，控制熔渣的黏度对保证焊接过程的顺利进行、焊缝成形和防止因此，控制熔渣的黏度对保证焊接过程的顺利进行、焊缝成形和防止气孔、夹渣等缺陷的产生都有十分重要的作用。气孔、夹渣等缺陷的产生都有十分重要的作用。n生产中发现，含有生产中发现，含有SiO2较多的酸性渣在凝固时的凝固时间较长，较多的酸性渣在凝固时的凝固时间较长，称其为长渣，不适合立焊和仰焊；碱性渣在凝固时的凝固时间短，称称其为长渣，不适合立焊和仰焊；碱性渣在凝固时的凝固时间短，称其为短渣，可用于立焊和仰焊。其为短渣，可用于立焊和仰焊。n3、熔渣性质的判断、熔渣性质的判断n根据焊工的实践经验，可以从凝固后熔渣的断面状态和断面颜色根据焊工的实践经验，可以从凝固后熔渣的断面状态和断面颜色来判断熔渣性质。来判断熔渣性质。n（三）对焊接熔渣的要求（三）对焊接熔渣的要求nl）熔渣不应熔解在液态金属中。）熔渣不应熔解在液态金属中。n2）熔渣的熔点要合适。）熔渣的熔点要合适。n熔渣的熔点过高，将影响焊缝成形或焊接过程的稳定性；而熔点熔渣的熔点过高，将影响焊缝成形或焊接过程的稳定性；而熔点过低，则会失去熔渣的保护作用，甚至产生蒸发。一般要求焊条药皮过低，则会失去熔渣的保护作用，甚至产生蒸发。一般要求焊条药皮或焊剂熔点比焊芯或焊丝金属的熔点低或焊剂熔点比焊芯或焊丝金属的熔点低100250，而熔渣的熔，而熔渣的熔化温度还要比焊条药皮或焊剂熔点低化温度还要比焊条药皮或焊剂熔点低100200。n3）液态熔渣应比液态金属轻。）液态熔渣应比液态金属轻。n4）熔渣的黏度也要合适。）熔渣的黏度也要合适。n在焊接温度下，黏度小的熔渣虽然流动性好，使冶金反应加快，在焊接温度下，黏度小的熔渣虽然流动性好，使冶金反应加快，但会失去熔渣的保护作用；黏度大的熔渣，其流动性差，使冶金反应但会失去熔渣的保护作用；黏度大的熔渣，其流动性差，使冶金反应缓慢，从而导致焊缝成形不好。缓慢，从而导致焊缝成形不好。n5）在固态时，应有良好的脱渣性和透气性能。）在固态时，应有良好的脱渣性和透气性能。n6）焊接过程中不会析出有害气体。）焊接过程中不会析出有害气体。焊接冶金过程任务二、焊接区内的气体任务二、焊接区内的气体 气体来源于焊接材料、焊件坡口的铁锈、油气体来源于焊接材料、焊件坡口的铁锈、油污和吸附的水分；也可能来自于大气。由于焊接污和吸附的水分；也可能来自于大气。由于焊接方法、焊接电流、方法、焊接电流、 药皮和焊剂成分不药皮和焊剂成分不同，气体成分同，气体成分 为为CO、2和水分和水分等，由于熔池等，由于熔池 保护不当、空气中保护不当、空气中的的N2混入熔混入熔 池。这些气体一池。这些气体一旦侵入熔池，旦侵入熔池， 将对焊缝的性将对焊缝的性能产生极为能产生极为 不利的影响。不利的影响。CO2 22 20 0N2 2N2 2CON2 2焊接冶金过程氧化性气体与金属的作用氧化性气体与金属的作用1、自由氧对金属作用。药皮中高价氧化物（Mn2O2、 Fe2O3） 分解或空气中氧的侵入。2、CO2对金属作用。药皮中碳酸盐分解或CO2气体保护焊。3、H2O对金属作用。焊接区水蒸气在高温下分解。Fe+1/2 OFe+1/2 O2 2=FeO+26.97KJ/mol=FeO+26.97KJ/mol Fe+ O= FeO+515.76KJ/mol Fe+ O= FeO+515.76KJ/mol CO CO2 2 = CO+1/2 O = CO+1/2 O2 2 H H2 2O = HO = H2 2+1/2 O+1/2 O2 2 H H2 2O = 1/2 HO = 1/2 H2 2+ OH + OH H H2 2O = H + OH O = H + OH H H2 2O = 2H + OO = 2H + O原子氧对金属的作用原子氧对金属的作用比分子氧更激烈。比分子氧更激烈。水蒸气能分解出氧与水蒸气能分解出氧与金属作用，也能分解金属作用，也能分解出氢，使焊缝增氢，出氢，使焊缝增氢，所以，应限制水分的所以，应限制水分的来源。来源。第三节 焊接冶金过程2、置换氧化 焊缝金属与熔渣中浓度高易分解的氧化物发生置换反应而被氧化的过程，称置换氧化。 (SiO2)+FeSi+2FeO (MnO)+ FeMn+FeO SiO2 、MnO浓度高反应向右，浓度低反应向左；温度高 反应向右，温度低反应向左。置换氧化发生在熔池熔滴阶段 及熔池头部高温区。 反应结果焊缝中硅、锰、氧都增加。低碳钢低合金钢焊 接由于硅锰增加，抗裂性能提高；高合金钢和合金焊接中， 由于硅的增加，使力学性能首先是低温冲击韧性显著变坏， 应设法降低SiO2的含量。熔渣中氧化性熔渣与金属的作用熔渣中氧化性熔渣与金属的作用扩散与置换扩散与置换 生成的生成的FeOFeO，一部分进入熔渣，一部分进入熔渣，一部分进入熔池，使焊缝增氧。一部分进入熔池，使焊缝增氧。 焊接冶金过程焊件和填充金属表面的氧化物与金属的相互作用。焊件和填充金属表面的氧化物与金属的相互作用。焊件和填充金属表面氧化物主要是铁锈焊接时发生分解。 2Fe(OH)3 Fe2O3+3H2O 分解出来的水进入气相，增加了气相的氧化性，Fe2O3和液态 Fe继续发生作用： Fe2O3+Fe 3FeO 氧化皮的主要成分是Fe3O4 ，它也与液态Fe发生作用： Fe3O4+Fe 4FeO 反应生成的FeO大部分进入熔渣，小部分进入焊缝，使焊缝 增氧。所以，焊前对焊接区的清理、打磨除油除锈是必要的。焊接冶金过程氧在焊缝中有两种形式同时存在，以原子状态单独溶解在金属中，但数量极小；大多数以夹杂物点状分布或沿晶界形成细小疏松的网状分布。无论何种形式含氧量增加，将使金属的硬度、强度、塑性明显下降，尤其是低温冲击韧度集聚下降，还会引起红脆、冷脆和时效硬化。 氧还会与液态金属中的C反应生成CO，引起飞溅，导致焊缝产生气孔。焊接有色金属时，氧的危害更加突出。 脱氧是分阶段、分区域连续进行的，按脱氧的方式和特点分为先期脱氧、沉淀脱氧、扩散脱氧。 氧对焊缝金属的危害氧对焊缝金属的危害 焊接冶金过程脱氧的目的与脱氧剂的要求脱氧的目的与脱氧剂的要求脱氧的目的就是要减少焊缝中的含氧量。通过焊丝、焊剂或焊条药皮中加入某些对氧亲和力较大的合金元素，使它们在焊接过程中夺取气相或氧化物中的氧而自身被氧化，从而减少焊缝金属中的氧化及焊缝含氧量。 脱氧剂应该是在焊接温度下对氧的亲和力比被焊金属大，焊接铁基合金时，生产中常用Al、Ti、Si、Mn等的铁合金或金属粉作为脱氧剂，元素对氧的亲和力越大，脱氧的能力就越强。 脱氧的产物不能溶于液态金属，密度小于液态金属的密度，以便脱氧产物上浮到熔渣中去，减少焊缝金属的夹杂物。焊接冶金过程先期脱氧先期脱氧n 先期脱氧发生在药皮或焊剂加热而未熔化前的过程中。其特点是脱氧过程和脱氧产物与熔滴不发生直接关系。当药皮或焊剂加热到450时以上时，药皮中的高价氧化物及碳酸盐等受热分解产生CO2或氧与药皮中的脱氧剂发生置换反应，生成的氧化物转入熔渣固定下来。 Fe2O3+Mn=MnO+2FeO、 FeO+Mn=MnO+Fe、 2CaCO3+Si=2CaO+SiO2+2CO、 2CaCO3+Ti=2CaO+TiO2+2CO CaCO3+Mn=CaO+MnO2+CO 反应的结果使气相的氧化性减弱。由于药皮焊剂加热阶段温度低，先期脱氧不完全，尚需进一步脱氧。脱氧的效果取决于脱氧的效果取决于脱氧剂对氧的亲和脱氧剂对氧的亲和力、粒度、氧化剂力、粒度、氧化剂和脱氧剂的比例，和脱氧剂的比例，及焊接工艺参数。及焊接工艺参数。焊接冶金过程沉淀脱氧沉淀脱氧MnMn的脱氧的脱氧沉淀脱氧是在熔滴和熔池内进行的。特点是脱氧剂和Fe0直接反应，将铁还原，使脱氧产物转入熔渣而被清除。1、Mn的脱氧反应： Mn来自药皮和焊丝 Mn+Fe0=Fe+(Mn0) 脱氧效果与Mn的含量有关，增加Mn的含量可提高脱氧效果；与渣的酸碱度有关，在含有较多SiO2、TiO2 的酸性熔渣中Mn0与其复合成稳定的Mn0SiO2 、Mn0TiO2减小了Mn0的活度，脱氧效果好；在碱性熔渣中SiO2、TiO2 的 含量少，因而Mn0活度大，不利于脱氧。故酸性焊条多采用Mn脱氧。焊接冶金过程沉淀脱氧沉淀脱氧SiSi的脱氧的脱氧2、Si的脱氧反应： Si对氧的亲和力比Mn大 Si+2Fe0=2Fe+(Si02) 提高Si的含量和熔渣的碱度，可提高脱氧效果，但生成的Si02熔点高，黏度大，不宜从液态钢中分离，易造成夹渣，故一般不单独用Si脱氧。 Si在碱性熔渣中脱氧效果好，酸性熔渣中脱氧效果差。3、采用Si、Mn联合脱氧。 脱氧产物相互结合成熔点低，密度小的复合物进入熔渣。实践证明，当Mn/Si=37时，脱氧产物可形成Mn0Si02硅酸盐浮到熔渣中去，减小焊缝的夹杂物，降低焊缝的含氧量。碱性焊条药皮中加入硅铁和锰铁进行联合脱氧，效果较好。第三节 焊接冶金过程扩散脱氧扩散脱氧 扩散脱氧是Fe0从熔池向熔渣扩散，从而降低焊缝中Fe0的浓度。扩散脱氧是扩散氧化的逆过程。 FeO (Fe0) 当温度下降时，反应向右进行，熔池中的Fe0向熔渣扩散。所以扩散脱氧是在熔池尾部低温区进行的，处于熔池凝固阶段。 在温度不变的条件下，Fe0在渣中的活度越低，脱氧效果越好。当渣中较多的强酸氧化物SiO2、TiO2时，易于Fe0形成复合物，而使渣中Fe0的活度降低，液态金属中的Fe0便不断向渣中扩散。所以酸性渣有利于扩散脱氧，而碱性渣扩散脱氧能力较差。焊接冶金过程 通常母材和焊材中硫磷含量较低，对焊缝影响不 大。但是，药皮焊剂中含有相当的硫磷，过渡到焊缝 就造成危害。1、FeS和MnS与液态铁能无限互熔，与铁和镍形成低熔 点共晶物，FeFeS（985），FeSFeO（940）， NiSNi（644），熔池凝固时易产生偏析，增加焊 缝金属热裂纹倾向，降低冲击韧度和抗腐蚀性。当 钢中含碳量增加，会促进硫的偏析，加重硫的危害。硫磷对焊缝金属的危害硫磷对焊缝金属的危害2 2、Fe3PFe3P和和Fe2PFe2P在液态铁中溶解度很大，磷与铁镍能形在液态铁中溶解度很大，磷与铁镍能形 成低熔点共成低熔点共 晶晶Fe3PFe3PFeFe（10501050），），Ni3PNi3P Fe Fe （880880）。）。 然而，磷在固态铁然而，磷在固态铁 中溶解度只有千分中溶解度只有千分 之之 几，熔池凝固几，熔池凝固 时，磷容易发生偏析，磷化铁分时，磷容易发生偏析，磷化铁分 布于晶界，削弱了晶界结合力；而且本身又硬又布于晶界，削弱了晶界结合力；而且本身又硬又 脆，增加了焊缝金属的冷脆性，冲击韧度降低，脆脆，增加了焊缝金属的冷脆性，冲击韧度降低，脆 性转变温度升高。性转变温度升高。焊接冶金过程 选择对硫亲和力比铁大的元素进行脱硫。最常用的脱硫剂是Mn，脱硫反应为： FeS+Mn=(MnS)+Fe MnS不溶于钢液，大部分进入熔渣，少量残留在焊缝中，以点状弥散分布，危害较小。反应为放热反应，熔池温度降低，有利于脱硫，但温度低的熔池尾部，冷却快，反应时间短，脱硫不完全。因此，增加熔池中Mn的含量才能取得好的脱硫效果。焊缝金属的脱硫焊缝金属的脱硫熔渣中碱性氧化物熔渣中碱性氧化物MnOMnO、CaOCaO也能脱硫：也能脱硫： FeS+(MnFeS+(MnO O)=()=(MnS)+FeMnS)+FeO O 、 FeS+(FeS+(CaOCaO)=()=(CaCaS)+FeS)+FeO O 生成的生成的MnSMnS、CaCaS S不熔于液态钢进入熔渣。不熔于液态钢进入熔渣。增加增加MnMnO O、CaOCaO的含量，减少的含量，减少FeFeO O的含量（加强的含量（加强脱氧），有利于脱硫。脱氧），有利于脱硫。碱性渣的脱硫能力比酸性渣强。碱性渣的脱硫能力比酸性渣强。焊接冶金过程 药皮和焊剂中的锰矿是焊缝增磷的主要来源，以(MnO)3P2O5的形式存在，焊接时P通过(MnO)3P2O5+11Fe=3(MnO)+2Fe3P+5(FeO)-Q， 反应进入熔池。这一反应为吸热反应，在熔池头部有利于磷向熔池过渡。焊缝金属的脱磷焊缝金属的脱磷头部头部 磷对氧的亲和力比Fe大，因此，熔渣中存在适量的碱性氧化物CaO和FeO时，就可使磷氧化，又使生成物转变为稳定的复合物进入熔渣，达到脱磷目的。2Fe3P+5(FeO)=P2O5+11Fe P2O5+3(CaO)= (CaO)3P2O5 P2O5+4(CaO)= (CaO)4P2O5提高熔渣碱度可增强脱磷效果。碱性熔渣中不允许有较多的碱性熔渣中不允许有较多的F FeO O，所以脱磷效果不理想；酸性熔渣所以脱磷效果不理想；酸性熔渣虽然有然有较多的多的F FeO O，有利于磷的氧，有利于磷的氧化，但碱度低，脱磷效果更差。化，但碱度低，脱磷效果更差。所以脱磷比脱硫更困所以脱磷比脱硫更困难。焊接冶金过程焊缝金属合金化的目的1、补偿焊接过程中因蒸发和氧化所引起的合金元素的损失。保证焊缝金属的成分和性能2、消除某些焊接工艺缺陷，改善焊缝金属的组织和力学性能。焊缝中Mn的含量0.6%，可以消除硫的危害；为细化晶粒提高韧性，向焊缝过渡Ti、Al、Mo等合金元素。3、获得具有特殊性能的堆焊层。生产中采用堆焊的方法，通过焊接材料向堆焊层过渡一些母材中没有的合金元素，如Cr、Mo、W、Mn等，以获得具有预期特殊性能的表面层。金属焊缝渗合金金属焊缝渗合金焊接冶金过程影响焊缝金属合金化的因数1、合金元素的物理化学性质。沸点越低越易蒸发，过渡到焊缝的合金越少；对氧亲和力越大，氧化损失越大，过渡到焊缝的合金越少。2、合金元素的含量。药皮焊剂中合金元素含量越多，过渡到焊缝的合金也就越多。3、合金元素的粒度。增大合金颗粒，其表面积减少，烧损也小，过渡到焊缝的合金也就增多。金属焊缝渗合金金属焊缝渗合金4 4、合金元素氧化物的性质。合金元素氧化物的、合金元素氧化物的性质。合金元素氧化物的 酸碱性与熔渣的酸碱性相同时，有利于合金酸碱性与熔渣的酸碱性相同时，有利于合金 过度，反之，不利于合金过渡。如：熔渣碱过度，反之，不利于合金过渡。如：熔渣碱 度增大，硅的过渡降低，锰的过渡增加。度增大，硅的过渡降低，锰的过渡增加。5 5、药皮重量系数和焊接参数。焊条药皮较厚，、药皮重量系数和焊接参数。焊条药皮较厚， 形成的熔渣也厚，合金进入熔池的路径增形成的熔渣也厚，合金进入熔池的路径增 长，在渣中残留量和氧化损失也增加，过渡长，在渣中残留量和氧化损失也增加，过渡 到焊缝的合金就少。埋弧焊时焊剂熔化率增到焊缝的合金就少。埋弧焊时焊剂熔化率增 加过渡系数减小。电压增高，熔化率增大，加过渡系数减小。电压增高，熔化率增大， 反极性时，熔化率大。反极性时，熔化率大。金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性n单元三单元三常见的焊接缺欠常见的焊接缺欠n焊接缺欠是指在焊接过程中，焊接接头中产生的金属不连续、不焊接缺欠是指在焊接过程中，焊接接头中产生的金属不连续、不致密或连接不良的现身简称致密或连接不良的现身简称“缺欠缺欠”。n缺欠的分类：缺欠的分类：n根据缺欠的性质、特征将其分为裂纹、孔穴、固体夹杂、未熔合根据缺欠的性质、特征将其分为裂纹、孔穴、固体夹杂、未熔合及未焊透、形状和尺寸不良、其他缺欠六大类及未焊透、形状和尺寸不良、其他缺欠六大类n焊接缺欠又可按缺欠的形态可分为平面缺欠和体积缺欠；按缺欠出现焊接缺欠又可按缺欠的形态可分为平面缺欠和体积缺欠；按缺欠出现的位置可分为表面缺欠和内部缺欠；按缺欠的尺寸可分为宏观缺欠和的位置可分为表面缺欠和内部缺欠；按缺欠的尺寸可分为宏观缺欠和微观缺欠；按缺欠的性质分为焊缝形状和尺寸缺欠、焊接工艺性缺欠微观缺欠；按缺欠的性质分为焊缝形状和尺寸缺欠、焊接工艺性缺欠（如裂纹、气孔、夹渣、未熔合及未焊透等）（如裂纹、气孔、夹渣、未熔合及未焊透等）n焊接缺欠的存在将影响焊接接头的质量，而焊接接头质量又会直焊接缺欠的存在将影响焊接接头的质量，而焊接接头质量又会直接影响焊接结构的使用安全。为满足焊接结构的使用要求，通过研究接影响焊接结构的使用安全。为满足焊接结构的使用要求，通过研究和掌握焊接缺欠的特征、产生原因和防止措施，把焊接缺欠限制在一和掌握焊接缺欠的特征、产生原因和防止措施，把焊接缺欠限制在一定范围内，使其对焊接结构的安全运行不会产生危害。定范围内，使其对焊接结构的安全运行不会产生危害。n一、常见的焊接缺欠缺欠n 裂纹、孔穴、夹杂和夹渣、未熔合和未焊透、形状缺陷和其它缺陷。n （一）裂纹n （二）气孔 （三）夹渣n （四）未熔合 未焊透n （五）形状缺陷n 咬边 焊瘤n 烧穿和下塌 n n错边和角变形 焊缝尺寸不合要求n （六）其它缺陷n 电弧擦伤、严重飞溅、母材表面撕裂、磨凿痕、打磨过量等。n(一一)焊缝尺寸不符合要求焊缝尺寸不符合要求n1、缺欠特征、缺欠特征n主要表现为焊缝表面形状高低不平、宽窄不一致、焊波粗劣、尺主要表现为焊缝表面形状高低不平、宽窄不一致、焊波粗劣、尺寸过大或过小以及角焊缝尺寸不符合要求等寸过大或过小以及角焊缝尺寸不符合要求等n2、缺欠危害、缺欠危害n焊缝尺寸过小会使焊接接头的强度降低；尺寸过大不仅浪费焊接焊缝尺寸过小会使焊接接头的强度降低；尺寸过大不仅浪费焊接材料，还会增加焊接应力和变形；焊缝余高过大会造成很大的应力集材料，还会增加焊接应力和变形；焊缝余高过大会造成很大的应力集中。中。n3、缺欠产生的原因、缺欠产生的原因n焊接坡口角度不合适或焊件装配间隙不均匀；焊接电流过大或过焊接坡口角度不合适或焊件装配间隙不均匀；焊接电流过大或过小；焊工操作不熟练，如运条方法不当，焊条角度不当；埋弧焊时焊小；焊工操作不熟练，如运条方法不当，焊条角度不当；埋弧焊时焊接参数选用不正确等。接参数选用不正确等。n4、防止措施、防止措施n选择合适的坡口角度和装配间隙，选择合适的焊接电流，提高焊选择合适的坡口角度和装配间隙，选择合适的焊接电流，提高焊工的技能水平，选择适当的焊接参数，角焊时注意随时保持正确的焊工的技能水平，选择适当的焊接参数，角焊时注意随时保持正确的焊条角度和焊接速度等。条角度和焊接速度等。n（二）咬边（二）咬边n1、缺欠特征、缺欠特征n咬边是指由于焊接电流过大或焊接操作手法不正确，造成沿焊趾母材咬边是指由于焊接电流过大或焊接操作手法不正确，造成沿焊趾母材部位产生的沟槽或凹陷。在立焊及仰焊位置容易发生咬边，在角焊缝部位产生的沟槽或凹陷。在立焊及仰焊位置容易发生咬边，在角焊缝上部边缘也容易发生咬边。咬边可以是连续的，也可以是间断的上部边缘也容易发生咬边。咬边可以是连续的，也可以是间断的n2、缺欠危害、缺欠危害n咬边是一种比较危险的焊接缺欠。它不仅使母材金属的有效截面咬边是一种比较危险的焊接缺欠。它不仅使母材金属的有效截面积减少，削弱焊接接头的强度，还会在咬边处造成应力集中现象，特积减少，削弱焊接接头的强度，还会在咬边处造成应力集中现象，特别是在焊接低合金结构钢时，咬边的边缘处会产生淬硬现象，容易产别是在焊接低合金结构钢时，咬边的边缘处会产生淬硬现象，容易产生焊接裂纹。生焊接裂纹。n3、缺欠的产生原因、缺欠的产生原因n主要是由于焊接电流过大造成电弧热量过高；运条不当造成弧长主要是由于焊接电流过大造成电弧热量过高；运条不当造成弧长过大过大;埋弧焊时焊接速度过快等。埋弧焊时焊接速度过快等。n4、防止措施、防止措施n选择正确的焊接电流和焊接速度，电弧不能拉得过长，运条均匀选择正确的焊接电流和焊接速度，电弧不能拉得过长，运条均匀并保持合适的运条角度，埋弧焊时选择合适的焊接参数等。并保持合适的运条角度，埋弧焊时选择合适的焊接参数等。n（三）焊瘤（三）焊瘤n1、缺欠特征、缺欠特征n焊瘤是指在焊接过程中，熔化的金属流淌到焊缝之外未熔化的母焊瘤是指在焊接过程中，熔化的金属流淌到焊缝之外未熔化的母材上所形成的金属瘤。材上所形成的金属瘤。n2、缺欠的产生原因、缺欠的产生原因n焊瘤是由于焊接电流偏大或焊接速度太慢，造成熔池温度过高，焊瘤是由于焊接电流偏大或焊接速度太慢，造成熔池温度过高，使液态金属凝固较慢，在自重作用下向下流动形成的。另外，焊接位使液态金属凝固较慢，在自重作用下向下流动形成的。另外，焊接位置不同，液态金属下淌的趋势也不一样。立焊、横焊、仰焊时比平焊置不同，液态金属下淌的趋势也不一样。立焊、横焊、仰焊时比平焊更容易发生焊瘤。更容易发生焊瘤。n3、防止措施、防止措施n施焊时注意控制熔池，选择合适的焊接参数，如在立焊、横焊、施焊时注意控制熔池，选择合适的焊接参数，如在立焊、横焊、仰焊时，热输人要比平焊小，电弧在坡口间隙处停留的时间要短（即仰焊时，热输人要比平焊小，电弧在坡口间隙处停留的时间要短（即两边慢，中间快）。两边慢，中间快）。n（四）烧穿（四）烧穿n1、缺欠特征、缺欠特征n烧穿是指焊接过程中，熔化金属自坡口背面流出，形烧穿是指焊接过程中，熔化金属自坡口背面流出，形成穿孔的焊接缺欠。成穿孔的焊接缺欠。n2、缺欠的产生原因、缺欠的产生原因n焊接电流过大、焊接速度过慢，使焊件加热过度；坡焊接电流过大、焊接速度过慢，使焊件加热过度；坡口间隙过大或钝边太薄；熔池金属不好观察（如焊接铝及口间隙过大或钝边太薄；熔池金属不好观察（如焊接铝及其合金时，熔池和母材金属的颜色几乎没有分别）等。其合金时，熔池和母材金属的颜色几乎没有分别）等。n3、防止措施、防止措施n选择合适的焊接电流和焊接速度，严格控制装配间隙，选择合适的焊接电流和焊接速度，严格控制装配间隙，单面焊时采用铜垫板、焊剂垫或自熔垫，使用脉冲电流以单面焊时采用铜垫板、焊剂垫或自熔垫，使用脉冲电流以及提高焊工操作技能等。及提高焊工操作技能等。n（五）弧坑（五）弧坑n1、缺欠特征、缺欠特征n弧坑是指焊道末端产生的凹陷，且在后续焊道焊接之前或焊接过程中弧坑是指焊道末端产生的凹陷，且在后续焊道焊接之前或焊接过程中凹陷未被消除的现象。弧坑不仅使该处焊缝金属的强度严重下降，还凹陷未被消除的现象。弧坑不仅使该处焊缝金属的强度严重下降，还会产生弧坑裂纹。会产生弧坑裂纹。n2、缺欠产生的原因、缺欠产生的原因n主要是因为熄弧时间太短，没有填满弧坑；或薄板焊接时电流过主要是因为熄弧时间太短，没有填满弧坑；或薄板焊接时电流过大；焊工操作技能差。大；焊工操作技能差。n3、防止措施、防止措施n焊条电弧焊时，必须注意焊条要在收弧处作短时间停留或作儿次焊条电弧焊时，必须注意焊条要在收弧处作短时间停留或作儿次环行运条，以保证有足够的焊条金属填满熔池；选择正确的焊接电流；环行运条，以保证有足够的焊条金属填满熔池；选择正确的焊接电流；埋弧焊时，要分两步按下埋弧焊时，要分两步按下“停止停止”按钮，以垃满弧坑。按钮，以垃满弧坑。n（六）错边（六）错边n错边是两个焊件表面平行对齐时，未达到规定的平行对齐要求错边是两个焊件表面平行对齐时，未达到规定的平行对齐要求而产生的偏差。防止错边的措施是在定位焊时要对正焊件间的中心线。而产生的偏差。防止错边的措施是在定位焊时要对正焊件间的中心线。n（七）塌陷和凹坑（七）塌陷和凹坑n塌陷是指单面熔透焊时，由于焊接电流或装配间隙过大，造成塌陷是指单面熔透焊时，由于焊接电流或装配间隙过大，造成焊缝金属过量透过背面而使焊缝正面塌陷，背面凸起的现象。焊缝金属过量透过背面而使焊缝正面塌陷，背面凸起的现象。任务一金属焊接性金属焊接性 焊接是一个快速加热和冷却的过程，要经历升温熔化、物理化学反应、冷却结晶、固态相变等过程,(可能出现裂纹、气孔、夹渣等缺陷)。 以确保采用合适的焊接材料和焊接工艺、方法获得满足要求的焊接接头。n 大都是处于极不平衡条件下，被焊金属经历过这些过程后能否形成完整焊接接头，能否保持特定的使用性能，这就是金属的焊接性问题。 n 单从材料本身的化学成分、物理性能和力学性能，不足以判断它在焊接过程中可能出现的问题，这就要求从焊接性的角度出发来分析和研究材料的某些特定的性能。n任务二 影响焊接性的因素n 四大因素是材料、设计、工艺及服役环境。n 材料因素（母材本身和焊接材料） n 母材或焊接材料选用不当时，会造成焊缝成分不合格、力学性能和其他使用性能降低，甚至导致裂纹、气孔、夹渣或脆化、软化及耐蚀性等焊接缺陷，也就是使工艺焊接性变差。n 母材影响对热影响区起着决定性作用，焊材对焊缝金属成分和性能至关重要 。n2结构（设计）因素n 是指焊接结构形状、尺寸、厚度以及坡口和焊缝布置等。影响传热方向和传热速度，从而影响熔池结晶方向和晶粒成长有影响。n 设计结构时应使接头处的应力处于较小的状态，能够自由收缩，这样有利于减小应力集中和防止焊接裂纹。n3工艺因素n 包括焊接方法、焊接工艺措施。n 焊接方法对工艺焊接性影响主要有两方面：一是焊接热源。二是对熔池及附近区域保护，如熔渣保护、气体保护、渣气联合保护或真空保护，这些都有很大影响。n 工艺措施，某些金属和构件采用焊前预热、焊后热处理，这些对降低应力状态产生影响，还有减少交叉焊缝、减少接头刚度等改善焊接性。n4服役环境n 如工作温度高低、工作介质种类及辐射等都属于环境条件。n 高温工作的焊接结构，要求材料具有足够的高温强度，良好的化学稳定性；n 常温下工作的焊接结构，要求材料在自然环境下具有良好的力学性能；n 低温度工作时，要注意材料在最低环境温度下的性能，尤其是韧性。n 总之，金属焊接性取决于母材和焊接材料的种类及化学成分、采用的焊接方法和工艺措施以及结构特点和使用条件等，单独地从某一方面分析金属焊接性都是不全面的：只有通过对上各种因素进行综合评估，才能正确而全面地讨论金属焊接性问题。n项目二项目二金属焊接性试验方法金属焊接性试验方法n 金属焊接性试验的目的是评定某种母材金属焊接性的优劣。通过金属焊接性试验可为母材选择合适的焊接材料，确定正确的焊接方法和焊接参数等，有时还可用于研制新的焊接材料。n 目前，还没有一种金属焊接性试验方法能全面地评定金属焊接性。试验中的很多参数不能预测，如拘束度、焊件装配等，因此试验必然带有某些局限性，但通过金属焊接性试验可为选择焊接材料、制定工艺规范等提供有用的依据。金属焊接性试验的方法有很多，但不论工艺焊接性还是使用焊接性，大体上可分为间接试验法和直接试验法两种类型n任务一、间接试验法任务一、间接试验法n间接试验法主要有三种：一是根据连续冷却转变图（间接试验法主要有三种：一是根据连续冷却转变图（CCT图）或图）或模拟焊接热影响区的连续冷却转变图（模拟焊接热影响区的连续冷却转变图（SHCCT图）和断口分析、焊图）和断口分析、焊接热影响区最高硬度等判定金属焊接性；二是根据被焊金属的化学成接热影响区最高硬度等判定金属焊接性；二是根据被焊金属的化学成分和其他条件，经过理论和经验计算判定热裂和冷裂倾向；三是焊缝分和其他条件，经过理论和经验计算判定热裂和冷裂倾向；三是焊缝和焊接接头的各种性能试验，如力学性能试验、疲劳试验、耐蚀试验、和焊接接头的各种性能试验，如力学性能试验、疲劳试验、耐蚀试验、高温蠕变试验等。工艺焊接性间接法主要介绍碳当量法：使用焊接性高温蠕变试验等。工艺焊接性间接法主要介绍碳当量法：使用焊接性间接法主要介绍焊接接头力学性能试验。间接法主要介绍焊接接头力学性能试验。n（一）碳当量法（一）碳当量法n焊接热影响区的淬硬及冷裂纹倾向与钢种化学成分有关。钢中的焊接热影响区的淬硬及冷裂纹倾向与钢种化学成分有关。钢中的各种元素中，碳对淬硬及冷裂的影响最显著。因此，将钢中合金元素各种元素中，碳对淬硬及冷裂的影响最显著。因此，将钢中合金元素（包括碳元素）含量按其作用效果换算成碳的相当含量，叠加起来就（包括碳元素）含量按其作用效果换算成碳的相当含量，叠加起来就是是“碳当量法碳当量法”。n碳当量法一般用来预测某种钢材焊接接头热影响区淬硬和冷裂倾碳当量法一般用来预测某种钢材焊接接头热影响区淬硬和冷裂倾向的大小，以便确定是否需要预热或采用其他工艺措施。碳当量值越向的大小，以便确定是否需要预热或采用其他工艺措施。碳当量值越高，钢材淬硬倾向越大，热影响区产生冷裂纹倾向越大。高，钢材淬硬倾向越大，热影响区产生冷裂纹倾向越大。n需要注意的是，碳当量法只能在一定范围内概括地、相对地评价钢材需要注意的是，碳当量法只能在一定范围内概括地、相对地评价钢材的淬硬冷裂敏感性，是一种近似的金属焊接性间接估算法，不能作为的淬硬冷裂敏感性，是一种近似的金属焊接性间接估算法，不能作为准确判定金属焊接性的指标。因为碳当量法只考虑到化学成分对金属准确判定金属焊接性的指标。因为碳当量法只考虑到化学成分对金属焊接性的影响，没有考虑到冷却速度、焊接方法、构件类型、结构刚焊接性的影响，没有考虑到冷却速度、焊接方法、构件类型、结构刚性、扩散氢含量和结构使用要求等因素的影响。性、扩散氢含量和结构使用要求等因素的影响。n（二）焊接接头力学性能试验（二）焊接接头力学性能试验n焊接接头力学性能试验用来判定焊接材料、焊接接头焊接接头力学性能试验用来判定焊接材料、焊接接头在各种使用条件下的强度、塑性和韧性。在各种使用条件下的强度、塑性和韧性。n试验步骤一般是：首先焊制产品样板；然后分别对试试验步骤一般是：首先焊制产品样板；然后分别对试样进行拉伸、弯曲和冲击等试验；最后，确定焊接参数是样进行拉伸、弯曲和冲击等试验；最后，确定焊接参数是否合适、焊接接头力学性能是否符合设计要求。否合适、焊接接头力学性能是否符合设计要求。n1、焊接接头的拉伸试验、焊接接头的拉伸试验n目的是测定焊接接头的抗拉强度（目的是测定焊接接头的抗拉强度（b）。如果塑性）。如果塑性变形集中出现在母材金属内，说明焊缝金属的强度超过母变形集中出现在母材金属内，说明焊缝金属的强度超过母材金属的强度；如果塑性变形集中出现在焊缝金属内，说材金属的强度；如果塑性变形集中出现在焊缝金属内，说明焊缝金属强度低于母材金属的强度。明焊缝金属强度低于母材金属的强度。n2、焊接接头的弯曲试验、焊接接头的弯曲试验n弯曲试验的目的是检验焊接接头拉伸面上的塑性及显示的焊接弯曲试验的目的是检验焊接接头拉伸面上的塑性及显示的焊接缺陷。缺陷。n3、焊接接头的冲击试验、焊接接头的冲击试验n试验目的是测定焊接接头各区域的冲击吸收功。试验目的是测定焊接接头各区域的冲击吸收功。n4、焊接接头的硬度试验、焊接接头的硬度试验n试验目的是测定焊接接头的洛氏硬度、布氏硬度和维氏硬度。试验目的是测定焊接接头的洛氏硬度、布氏硬度和维氏硬度。n5、焊接接头的压扁试验、焊接接头的压扁试验n压扁试验的目的是测定管子对接接头的塑性。压扁试验的目的是测定管子对接接头的塑性。n任务二、直接试验法任务二、直接试验法n直接试验法是在规定的条件下对试样直接施焊，然后根据检查接头直接试验法是在规定的条件下对试样直接施焊，然后根据检查接头在焊接过程中是否出现缺陷及焊后接头性能的变化情况，对金属焊接在焊接过程中是否出现缺陷及焊后接头性能的变化情况，对金属焊接性做出评价。工艺焊接性的直接试验法主要介绍斜性做出评价。工艺焊接性的直接试验法主要介绍斜Y形坡口对接裂纹试形坡口对接裂纹试验；使用焊接性的直接试验法主要介绍压力容器的压力试验。验；使用焊接性的直接试验法主要介绍压力容器的压力试验。n（一）斜（一）斜Y形坡口对接裂纹试验形坡口对接裂纹试验n斜斜Y形坡口对接裂纹试验法又称小铁研法。它主要用于评价碳钢和低合形坡口对接裂纹试验法又称小铁研法。它主要用于评价碳钢和低合金高强度钢接头的打底焊缝及热影响区的冷裂纹倾向。试验内容应符金高强度钢接头的打底焊缝及热影响区的冷裂纹倾向。试验内容应符合合GB4675.1一一1984焊接性试验斜焊接性试验斜Y形坡口焊接裂纹试验方法的形坡口焊接裂纹试验方法的规定。规定。n（二）压力容器的压力试验（二）压力容器的压力试验n压力容器和压力管道必须进行压力试验，合格后方能交付使用。压力容器和压力管道必须进行压力试验，合格后方能交付使用。压试验和气压试验。压力试验常用的方法有水压试验和气压试验。压试验和气压试验。压力试验常用的方法有水压试验和气压试验。金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性金属熔化焊基础及常用金属材料焊接性n焊接材料模块焊接材料模块n项目一认识焊条项目一认识焊条缺少焊条图？缺少焊条图？n任务一任务一 焊条的组成和作用焊条的组成和作用n1、组成：焊条是由焊芯和涂在焊芯表面的药皮组成，供手弧焊用的熔化电极。、组成：焊条是由焊芯和涂在焊芯表面的药皮组成，供手弧焊用的熔化电极。n2、焊芯：焊条中被药皮包覆的金属芯。、焊芯：焊条中被药皮包覆的金属芯。n焊芯的作用：一方面起传递电流和引燃电弧的作用：另一方面作为填充金属焊芯的作用：一方面起传递电流和引燃电弧的作用：另一方面作为填充金属过渡到熔池中，与熔化的母材金属共同形成焊缝。过渡到熔池中，与熔化的母材金属共同形成焊缝。n3、药皮：压涂在焊芯表面的涂料层。它是由一定数量、一定比例和一定用途、药皮：压涂在焊芯表面的涂料层。它是由一定数量、一定比例和一定用途的矿石、矿物、钛合金及一些化工原料等构成。的矿石、矿物、钛合金及一些化工原料等构成。n药皮的作用：保证焊接过程的顺利进行得到优质焊缝。药皮的作用：保证焊接过程的顺利进行得到优质焊缝。n改善焊接工艺性能，提高熔敷效率，电弧稳定性保证焊缝的成形和易于脱渣。改善焊接工艺性能，提高熔敷效率，电弧稳定性保证焊缝的成形和易于脱渣。n机械保护作用，气体保护和熔渣保护。机械保护作用，气体保护和熔渣保护。n通过渗合金作用提高焊缝金属性能。通过渗合金作用提高焊缝金属性能。n脱氧等精炼作用，可将焊缝金属中的有害杂质减少到最少。脱氧等精炼作用，可将焊缝金属中的有害杂质减少到最少。n任务二任务二 焊条的分类焊条的分类 型号与牌号型号与牌号n1、焊条的分类、焊条的分类n按用途分为按用途分为9类：结构钢焊条（低碳钢、合金钢）、耐热钢焊条、类：结构钢焊条（低碳钢、合金钢）、耐热钢焊条、低温钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铸铁焊条、镍及镍合金焊条、低温钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铸铁焊条、镍及镍合金焊条、铜及铜合金焊条、铝及铝合金焊条。铜及铜合金焊条、铝及铝合金焊条。n按熔渣性质分为酸性焊条和碱性焊条。按熔渣性质分为酸性焊条和碱性焊条。n酸性焊条的熔渣以酸性氧化物为主。酸性焊条的熔渣以酸性氧化物为主。n优点：焊接工艺性能好，容易引弧且电弧稳定，飞溅小，脱渣性优点：焊接工艺性能好，容易引弧且电弧稳定，飞溅小，脱渣性好，焊缝成形美观，施焊技术容易掌握，对铁锈、油污物不敏感，产好，焊缝成形美观，施焊技术容易掌握，对铁锈、油污物不敏感，产生有害气体较少，焊前烘干温度较低，焊接时可用交、直流电源，适生有害气体较少，焊前烘干温度较低，焊接时可用交、直流电源，适用于全位置焊接。用于全位置焊接。n缺点：焊缝金属力学性能差，塑性和韧性均低于相同强度等级碱缺点：焊缝金属力学性能差，塑性和韧性均低于相同强度等级碱性焊条所得的焊缝；焊缝金属抗裂性不好。因此酸性焊条适用于一般性焊条所得的焊缝；焊缝金属抗裂性不好。因此酸性焊条适用于一般低碳钢和强度等级较低的普通低合金结构钢的焊接，不能用于重要碳低碳钢和强度等级较低的普通低合金结构钢的焊接，不能用于重要碳钢结构和合金钢的焊接。钢结构和合金钢的焊接。n碱性焊条的熔渣以碱性氧化物为主。碱性焊条的熔渣以碱性氧化物为主。n优点：焊缝中含氧量较少，焊接元素很少被氧化，焊优点：焊缝中含氧量较少，焊接元素很少被氧化，焊缝金属合金化效果好。焊缝中含氢量低，所得焊缝金属的缝金属合金化效果好。焊缝中含氢量低，所得焊缝金属的塑性、韧性和抗裂性都高于相同强度等级的酸性焊条。塑性、韧性和抗裂性都高于相同强度等级的酸性焊条。n缺点：焊接工艺性能差，对油污、铁锈和水分等敏感，缺点：焊接工艺性能差，对油污、铁锈和水分等敏感，焊接时产生的烟尘量大。焊接过程中始终保持短弧操作。焊接时产生的烟尘量大。焊接过程中始终保持短弧操作。焊接时采用直流电源焊接。焊前要严格烘干焊条，并仔细焊接时采用直流电源焊接。焊前要严格烘干焊条，并仔细清理焊件坡口。因此，碱性焊条适用于合金钢和重要碳钢清理焊件坡口。因此，碱性焊条适用于合金钢和重要碳钢结构的焊接。结构的焊接。n按焊条性能分类的焊条是根据特殊使用性能而制造的按焊条性能分类的焊条是根据特殊使用性能而制造的专用焊条，常用的有超低氢焊条、低尘低毒焊条、立向下专用焊条，常用的有超低氢焊条、低尘低毒焊条、立向下焊条、底层焊条、铁粉高效焊条、抗潮焊条、水下焊条、焊条、底层焊条、铁粉高效焊条、抗潮焊条、水下焊条、重力焊条和躺焊焊条。重力焊条和躺焊焊条。n2、焊条的型号和牌号、焊条的型号和牌号n碳钢焊条型号编制方法：首字母碳钢焊条型号编制方法：首字母E表示焊条，前面两位数表示焊条，前面两位数字表示熔敷金属抗拉强度的最小值，单位为字表示熔敷金属抗拉强度的最小值，单位为Mpa；第三；第三位数字表示焊条的焊接位置，位数字表示焊条的焊接位置，“0”及及“1”表示焊条适用表示焊条适用于全位置（平、横立、仰）焊接，于全位置（平、横立、仰）焊接，“2”表示焊条适用于表示焊条适用于平焊及平角焊，平焊及平角焊，“4”表示焊条适用于向下立焊：第三位表示焊条适用于向下立焊：第三位和第四位数字表示焊接电流种类及药皮类型。和第四位数字表示焊接电流种类及药皮类型。n碳钢焊条在第四位数字后附加碳钢焊条在第四位数字后附加R表示吸潮焊条，附加表示吸潮焊条，附加M表表示吸潮和力学性能有特殊要求的焊条，附加示吸潮和力学性能有特殊要求的焊条，附加-1表示对冲击表示对冲击性能有特殊要求的焊条。性能有特殊要求的焊条。n碳钢焊条熔敷金属的抗拉强度等级有碳钢焊条熔敷金属的抗拉强度等级有E43系列和系列和E50系列系列两大类。两大类。n加加？焊条焊条E43系列和系列和E50系表格系表格n低合金钢焊条型号编制方法与碳钢焊条基本相同，但后缀字母为低合金钢焊条型号编制方法与碳钢焊条基本相同，但后缀字母为熔敷金属化学成分的分类代号，并以短划与前面数字分开。如果还有熔敷金属化学成分的分类代号，并以短划与前面数字分开。如果还有附加化学成分时，附加化学成分直接用元素符号表示，并以短划与前附加化学成分时，附加化学成分直接用元素符号表示，并以短划与前面后缀字母分开。面后缀字母分开。n焊条的牌号是依据焊条的主要用途及性能特点来命名的，一般可焊条的牌号是依据焊条的主要用途及性能特点来命名的，一般可分为十大类。焊条牌号通常以一个代表用途的汉语拼音字母（或汉字）分为十大类。焊条牌号通常以一个代表用途的汉语拼音字母（或汉字）与三位数字表示，拼音字母表示焊条类别，后面数字中前两位表示熔与三位数字表示，拼音字母表示焊条类别，后面数字中前两位表示熔敷金属的抗拉强度最低值，第三位数字表示药皮类型及焊接电源。敷金属的抗拉强度最低值，第三位数字表示药皮类型及焊接电源。焊条型号-举例E4315药皮低氢钠型直流反接电源药皮低氢钠型直流反接电源适用全位置焊接适用全位置焊接熔敷金属抗拉强度的最小值熔敷金属抗拉强度的最小值420MPa（43kg/mm2）E5018-A1药皮低氢钾型交流或直流正反接电源药皮低氢钾型交流或直流正反接电源适用全位置焊接适用全位置焊接熔敷金属抗拉强度的最小值熔敷金属抗拉强度的最小值490MPa（50kg/mm2）E5515-B3-VWB熔敷金属中含有熔敷金属中含有V W B元素元素熔敷金属化学成分分类代号熔敷金属化学成分分类代号药皮低氢钠型直流反接电源药皮低氢钠型直流反接电源适用全位置焊接适用全位置焊接熔敷金属抗拉强度的最小值熔敷金属抗拉强度的最小值490MPa（50kg/mm2）熔敷金属化学成分分类代号熔敷金属化学成分分类代号n 焊条的选择焊条的选择 使用和保管使用和保管n1、焊条的选择、焊条的选择选择焊条时应遵循以下规则。选择焊条时应遵循以下规则。n等强度原则等强度原则选择焊条时要求焊条强度与母材强度相匹配。选择焊条时要求焊条强度与母材强度相匹配。n等成分原则等成分原则选择焊条时应考虑焊缝成分与母材成分的一致性；同选择焊条时应考虑焊缝成分与母材成分的一致性；同时应考虑焊接时合金元素的烧损，焊条中的某些成分要比母材高一些。时应考虑焊接时合金元素的烧损，焊条中的某些成分要比母材高一些。n满足特殊工艺要求满足特殊工艺要求有些结构制造中，要求材料既要保证强度，又有些结构制造中，要求材料既要保证强度，又要保证塑性和韧性，因此选用焊条时要注意两者兼顾。要保证塑性和韧性，因此选用焊条时要注意两者兼顾。n2、焊条的使用、焊条的使用为保证焊缝质量，焊条在使用前必须进行相应地检为保证焊缝质量，焊条在使用前必须进行相应地检查和烘干处理。查和烘干处理。n焊条的检查焊条的检查检查生产厂家的质量合格证书；焊条外观检查包括偏心、检查生产厂家的质量合格证书；焊条外观检查包括偏心、锈蚀、药皮裂纹或脱落。锈蚀、药皮裂纹或脱落。n焊条的烘干焊条的烘干焊条存放时，会从空气中吸收水分而受潮，受潮的焊条焊条存放时，会从空气中吸收水分而受潮，受潮的焊条焊接时容易产生氢致裂纹、气孔等缺陷，同时造成电弧不稳定、飞溅焊接时容易产生氢致裂纹、气孔等缺陷，同时造成电弧不稳定、飞溅和烟尘量增大等现象。和烟尘量增大等现象。n3、焊条的保管、焊条的保管n项目二项目二认识焊丝认识焊丝n焊丝是焊接时作为填充金属或同时用来导电的金属丝。焊丝是焊接时作为填充金属或同时用来导电的金属丝。n常用的有埋弧焊、常用的有埋弧焊、CO2气体保护焊、惰性气体保护焊等所用的实气体保护焊、惰性气体保护焊等所用的实芯焊丝和药芯焊丝。芯焊丝和药芯焊丝。n任务一、焊丝的分类任务一、焊丝的分类n1、按适用的焊接材料分、按适用的焊接材料分n焊丝分为低碳钢焊丝、低合金钢焊丝、硬质合金堆焊焊丝、铝及焊丝分为低碳钢焊丝、低合金钢焊丝、硬质合金堆焊焊丝、铝及铝合金、铜及铜合金和铸铁焊丝铝合金、铜及铜合金和铸铁焊丝n2、按适用的焊接方法分、按适用的焊接方法分n分为埋弧焊焊丝、分为埋弧焊焊丝、CO2焊焊丝、钨极氩弧焊焊丝、熔化极氩弧焊焊丝、焊焊丝、钨极氩弧焊焊丝、熔化极氩弧焊焊丝、自保护焊焊丝及电渣焊焊丝等。自保护焊焊丝及电渣焊焊丝等。n3、按焊丝的形状结构分、按焊丝的形状结构分n分为实芯焊丝、药芯焊丝及活性焊丝等。分为实芯焊丝、药芯焊丝及活性焊丝等。n任务二、焊丝的型号和牌号任务二、焊丝的型号和牌号n1、实芯焊丝、实芯焊丝实芯焊丝是热轧线材经拉拔加工而成，是应用量最大实芯焊丝是热轧线材经拉拔加工而成，是应用量最大的焊丝。的焊丝。n不同的焊接方法应采用不同直径的焊丝。埋弧焊时电流最大，采用不同的焊接方法应采用不同直径的焊丝。埋弧焊时电流最大，采用粗焊丝，直径为粗焊丝，直径为2.46.4mm；气体保护焊多采用细，焊丝焊丝直；气体保护焊多采用细，焊丝焊丝直径为径为0.81.6mm。n实芯焊丝的牌号和型号实芯焊丝的牌号和型号n字母字母“ER”表示气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝；字母表示气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝；字母“ER”后面的两位数字表示熔敷金属的最低抗拉强度值的后面的两位数字表示熔敷金属的最低抗拉强度值的1/10，单，单位为位为MPa；用；用“”与前两位数字隔开的字母和数字表示焊丝化学成与前两位数字隔开的字母和数字表示焊丝化学成分的分类代号，字母分的分类代号，字母“B”表示为铬钼钢表示为铬钼钢”C”表示为镍钢，表示为镍钢，“D”表表示为锰钼钢；如果还附加其它化学成分，可直接用元素符号表示，并示为锰钼钢；如果还附加其它化学成分，可直接用元素符号表示，并以以“”隔开。型号最后加字母隔开。型号最后加字母“L”，表示含碳低的焊丝，表示含碳低的焊丝（c0.05%)。n其它实芯钢焊丝（埋弧焊焊丝、气焊焊丝）的编制方法；其它实芯钢焊丝（埋弧焊焊丝、气焊焊丝）的编制方法；n第一位字母第一位字母“H”表示焊接用实芯钢焊丝；后面的两位（碳钢、表示焊接用实芯钢焊丝；后面的两位（碳钢、合金钢为万分率）或一位（不锈钢和铬钼耐热钢为千分之率）数字表合金钢为万分率）或一位（不锈钢和铬钼耐热钢为千分之率）数字表示含碳量的平均数；在表示含碳量平均数后面的化学符号及其后面的示含碳量的平均数；在表示含碳量平均数后面的化学符号及其后面的数字，表示该元素平均质量分数，平均含量小于数字，表示该元素平均质量分数，平均含量小于1.5%时，该元素后时，该元素后面的数字可省略；在尾部标注的面的数字可省略；在尾部标注的“A”或或“E”分别表示高级优质和特分别表示高级优质和特级优质，后者比前者的含硫量和含磷量更低级优质，后者比前者的含硫量和含磷量更低。n举例焊丝？举例焊丝？n2、药芯焊丝、药芯焊丝n是在薄钢带卷成圆形钢管或异形钢管的同时，填进一定成分的药是在薄钢带卷成圆形钢管或异形钢管的同时，填进一定成分的药粉料，经拉制而成的一种焊丝。粉料，经拉制而成的一种焊丝。n药芯焊丝和焊条的区别是，焊条药皮是涂敷在焊芯的外面，而药药芯焊丝和焊条的区别是，焊条药皮是涂敷在焊芯的外面，而药芯焊丝的药粉是被包裹在芯里。芯焊丝的药粉是被包裹在芯里。n药芯焊丝的分类药芯焊丝的分类n按焊丝的截面形状分，分为简单按焊丝的截面形状分，分为简单O形截面和复杂截面两大类。形截面和复杂截面两大类。n按保护方式分，分为气体保护焊用药芯焊丝、埋弧焊用药芯焊丝、按保护方式分，分为气体保护焊用药芯焊丝、埋弧焊用药芯焊丝、自保护药芯焊丝。自保护药芯焊丝。n按用途分，按被焊钢种分为低碳及低合金用药芯焊丝、低合金高按用途分，按被焊钢种分为低碳及低合金用药芯焊丝、低合金高强度钢用药芯焊丝、低温钢用药芯焊丝、耐热钢用药芯焊丝、不锈钢强度钢用药芯焊丝、低温钢用药芯焊丝、耐热钢用药芯焊丝、不锈钢用药芯焊丝、镍及镍合金用药芯焊丝。按焊接方法分为用药芯焊丝、镍及镍合金用药芯焊丝。按焊接方法分为CO2气体保护气体保护焊用药芯焊丝、焊用药芯焊丝、TIG焊用药芯焊丝、自保护药芯焊丝、埋弧焊用药芯焊用药芯焊丝、自保护药芯焊丝、埋弧焊用药芯焊丝等。焊丝等。n碳钢药芯焊丝的型号和牌号碳钢药芯焊丝的型号和牌号n药芯焊丝的特点药芯焊丝的特点n药芯焊丝芯部粉剂的成分与焊条的药皮相似，含有穏药芯焊丝芯部粉剂的成分与焊条的药皮相似，含有穏弧剂、脱氧剂、造渣剂和铁合金等。按粉剂的成分可分为弧剂、脱氧剂、造渣剂和铁合金等。按粉剂的成分可分为钛型、钙型和钛钙型。粉剂中一般含有较多的铁粉，目的钛型、钙型和钛钙型。粉剂中一般含有较多的铁粉，目的在于提高焊丝的熔敷系数，增加焊丝整个截面熔化的均匀在于提高焊丝的熔敷系数，增加焊丝整个截面熔化的均匀性和粉剂的流动性。性和粉剂的流动性。n药芯焊丝的优点：可采用大电流进行全位置焊接；对药芯焊丝的优点：可采用大电流进行全位置焊接；对电源无特殊要求；对钢材适应性强；熔敷速度快；因气渣电源无特殊要求；对钢材适应性强；熔敷速度快；因气渣联合保护，电弧稳定，具有飞溅小、焊缝成形美观。联合保护，电弧稳定，具有飞溅小、焊缝成形美观。n药芯焊丝的不足：药芯焊丝比实芯焊丝送丝困难；因药芯焊丝的不足：药芯焊丝比实芯焊丝送丝困难；因为药芯焊丝的强度低，若加大送丝的外力，焊丝可能变形为药芯焊丝的强度低，若加大送丝的外力，焊丝可能变形开裂，粉剂外漏；药芯焊丝外表容易锈蚀，粉剂容易吸潮，开裂，粉剂外漏；药芯焊丝外表容易锈蚀，粉剂容易吸潮，使用前常需烘烤，否则，粉剂中吸收的水分会在焊缝中引使用前常需烘烤，否则，粉剂中吸收的水分会在焊缝中引起气孔。起气孔。n碳钢药芯焊丝的型号和牌号碳钢药芯焊丝的型号和牌号n碳钢药芯焊丝的型号碳钢药芯焊丝的型号是依据是依据GB/T100452001碳钢药芯焊丝碳钢药芯焊丝编制的：字母编制的：字母“EF”表示药芯焊表示药芯焊丝；字母后的第一位数字表示主要适用的焊接位置，丝；字母后的第一位数字表示主要适用的焊接位置，“0”表示用于平焊和横焊，表示用于平焊和横焊，“1”表示全位置焊，字母后表示全位置焊，字母后的第二位数字或字母表示分类代号其类型划分见下表；的第二位数字或字母表示分类代号其类型划分见下表；“-”后的四位数字表示焊缝金属的力学性能，前两位数字后的四位数字表示焊缝金属的力学性能，前两位数字表示最小抗拉强度的表示最小抗拉强度的1/10；后两位数字表示夏比（；后两位数字表示夏比（V形）形）冲击吸收功，其中第一位数字表示夏比冲击吸收功冲击吸收功，其中第一位数字表示夏比冲击吸收功AKV27J时对应的试验温度，第二位数字表示冲击吸收时对应的试验温度，第二位数字表示冲击吸收功功AKV47J时对应的试验温度。时对应的试验温度。n碳钢药芯焊丝类型划分？碳钢药芯焊丝类型划分？n药芯焊丝举例？如药芯焊丝举例？如EF03-5042n项目三项目三焊剂焊剂n任务一、焊剂的作用及要求任务一、焊剂的作用及要求n焊剂是指熔焊时，能够熔化形成熔渣和气体，对熔化金属起到保护和焊剂是指熔焊时，能够熔化形成熔渣和气体，对熔化金属起到保护和冶金处理作用的一种颗粒物质。冶金处理作用的一种颗粒物质。n1、焊剂是埋弧焊好电渣焊时保证焊缝质量的重要材料，其作用为焊、焊剂是埋弧焊好电渣焊时保证焊缝质量的重要材料，其作用为焊剂熔化后形成熔渣，可以防止空气中的氧、氮等气体侵入熔池，起机剂熔化后形成熔渣，可以防止空气中的氧、氮等气体侵入熔池，起机械保护作用；向熔池过渡有益的合金元素锰和硅，改善化学成分，提械保护作用；向熔池过渡有益的合金元素锰和硅，改善化学成分，提高焊缝金属的力学性能。高焊缝金属的力学性能。n2、为保证焊缝质量和成形良好，焊剂必须满足以下要求。、为保证焊缝质量和成形良好，焊剂必须满足以下要求。n焊剂应具有良好的冶金性能。焊剂应具有良好的冶金性能。n焊剂应具有良好的工艺性能。焊剂应具有良好的工艺性能。n焊剂的颗粒度应符合要求。焊剂的颗粒度应符合要求。n焊剂中焊剂中H2O0.10%，焊剂不易吸潮并有一定的强度。，焊剂不易吸潮并有一定的强度。n焊剂中机械夹杂物的质量分数不大于焊剂中机械夹杂物的质量分数不大于0.30%n焊剂中焊剂中S0.060%,P0.080%n任务二、焊剂等分类任务二、焊剂等分类n焊剂的分类方法很多，每一种方法只能反应出焊剂的某一方面特性。焊剂的分类方法很多，每一种方法只能反应出焊剂的某一方面特性。n1、按制造方法分类、按制造方法分类n熔炼焊剂熔炼焊剂按照配方将一定比例的各种配料在炉内熔炼后经水冷粒化、烘干、赛选而制按照配方将一定比例的各种配料在炉内熔炼后经水冷粒化、烘干、赛选而制成。成。n非熔炼焊剂非熔炼焊剂将一定比例的配料粉末混合均匀加入适量的粘接剂后经过烘焙而成。根据将一定比例的配料粉末混合均匀加入适量的粘接剂后经过烘焙而成。根据温度不同又分为粘接焊剂（温度不同又分为粘接焊剂（4000C以下烘焙），烧结焊剂（以下烘焙），烧结焊剂（400-10000C）。）。n2、按焊剂化学成分分类、按焊剂化学成分分类n按氧化物性质按氧化物性质可分为酸性焊剂、可分为酸性焊剂、中性焊剂和碱性焊剂。中性焊剂和碱性焊剂。n按氧化硅的质量分数按氧化硅的质量分数可分为高硅焊剂、中硅焊剂和低硅焊剂。可分为高硅焊剂、中硅焊剂和低硅焊剂。n按氧化锰的质量分数按氧化锰的质量分数可分为高锰焊剂、中锰焊剂、低锰焊剂和无锰焊剂。可分为高锰焊剂、中锰焊剂、低锰焊剂和无锰焊剂。n按焊剂的主要成分特性按焊剂的主要成分特性可分为氟碱型焊剂、高铝型焊剂、硅钙型焊剂、可分为氟碱型焊剂、高铝型焊剂、硅钙型焊剂、硅锰型焊剂、铝钛型焊剂。这类分类方法一般用于非熔炼焊剂。硅锰型焊剂、铝钛型焊剂。这类分类方法一般用于非熔炼焊剂。n按焊剂的使用用途按焊剂的使用用途可分为埋弧焊焊剂、电渣焊焊剂、堆焊焊剂、气焊焊可分为埋弧焊焊剂、电渣焊焊剂、堆焊焊剂、气焊焊剂和钎焊焊剂。剂和钎焊焊剂。n按焊剂的氧化性按焊剂的氧化性可分为氧化性焊剂（含有可分为氧化性焊剂（含有SiO2、MnO或或FeO）、弱）、弱氧化性焊剂和惰性焊剂。氧化性焊剂和惰性焊剂。n1、焊剂的型号、焊剂的型号n焊剂型号是按国家有关标准进行编制，主要有焊剂型号是按国家有关标准进行编制，主要有GB/T52931999埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂、GB/T124702003埋弧埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂焊用低合金钢焊丝和焊剂和和GB/T178541999埋弧焊用不埋弧焊用不锈钢焊丝和焊剂锈钢焊丝和焊剂。nGB/T52931999埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂中规定，焊剂型中规定，焊剂型号根据焊丝号根据焊丝-焊剂组合的熔敷金属力学性能、热处理状态进行划分，焊剂组合的熔敷金属力学性能、热处理状态进行划分，其表示方法是：其表示方法是：FH。字母。字母“F”表示焊剂；字母表示焊剂；字母F后的后的第一位数字表示焊丝第一位数字表示焊丝-焊剂组合的熔敷金属的力学性能具体见下表。焊剂组合的熔敷金属的力学性能具体见下表。n加表格？加表格？n第二位数字表示试件的处理状态。第二位数字表示试件的处理状态。“A”表示焊态，表示焊态，“P”表示焊后热表示焊后热处理态。第三位数字表示熔敷金属冲击吸收功处理态。第三位数字表示熔敷金属冲击吸收功AKV27J时对应的试时对应的试验温度。具体见下表。验温度。具体见下表。n加表格？加表格？n短划线短划线“-”之后是焊丝的牌号。之后是焊丝的牌号。n焊剂举例？焊剂举例？n2、焊剂牌号、焊剂牌号n焊剂牌号是根据焊剂牌号是根据焊接材料产品样本焊接材料产品样本编制，其编制方法如下。编制，其编制方法如下。n熔炼焊剂的牌号（熔炼焊剂的牌号（HJ）n字母字母HJ表示熔炼焊剂。字母后的第一位数字表示焊剂中的氧化锰的表示熔炼焊剂。字母后的第一位数字表示焊剂中的氧化锰的含量，具体含义见下表。含量，具体含义见下表。n加表格？加表格？n字母后第二位数字表示焊剂中二氧化硅、氟化钙的含量，具体含义见字母后第二位数字表示焊剂中二氧化硅、氟化钙的含量，具体含义见下表下表。n加表格？加表格？n任务四、焊剂的使用任务四、焊剂的使用n1、焊剂性能与用途、焊剂性能与用途n不同制造方法焊剂的性能和用途不同制造方法焊剂的性能和用途n熔炼焊剂熔炼焊剂熔炼焊剂不易受潮，化学成分均匀，但不能有效地向焊缝过渡所熔炼焊剂不易受潮，化学成分均匀，但不能有效地向焊缝过渡所需的合金元素，脱氧和渗合金能力差；焊接电流小于需的合金元素，脱氧和渗合金能力差；焊接电流小于1000A时，焊接工艺性时，焊接工艺性能良好；不适宜焊接深坡口和窄间隙位置。能良好；不适宜焊接深坡口和窄间隙位置。n烧结焊剂烧结焊剂烧结焊剂的主要优点是：可灵活地向焊缝过渡所需的合金元素，烧结焊剂的主要优点是：可灵活地向焊缝过渡所需的合金元素，满足焊缝金属不同的性能和成分要求，适宜在力学性能等要求较高的情况下满足焊缝金属不同的性能和成分要求，适宜在力学性能等要求较高的情况下使用；但烧结焊剂极易受潮，焊前必须烘干，随烘随用。使用；但烧结焊剂极易受潮，焊前必须烘干，随烘随用。n不同碱度值焊剂的性能和用途不同碱度值焊剂的性能和用途n碱度值较高的焊剂碱度值较高的焊剂焊后焊缝杂质少，适宜力学性能要求较高的情况下使用。焊后焊缝杂质少，适宜力学性能要求较高的情况下使用。焊接时，对坡口表面质量要求严格，且要采用直流反接。焊接时，对坡口表面质量要求严格，且要采用直流反接。n碱度值较低的焊剂碱度值较低的焊剂焊缝中杂质和有害元素较多，焊缝性能不如碱度值高的焊缝中杂质和有害元素较多，焊缝性能不如碱度值高的焊剂。但对焊剂电源要求不高，坡口表面质量也没有高碱度焊剂要求高。焊剂。但对焊剂电源要求不高，坡口表面质量也没有高碱度焊剂要求高。n2、焊剂烘干和回收、焊剂烘干和回收n焊剂使用前的应烘干焊剂使用前的应烘干n焊剂的回收焊剂的回收焊剂可回收重新利用。焊剂可回收重新利用。母材模块母材模块n常用金属材料的分类常用金属材料的分类常用金属材料包括：常用金属材料包括： 碳素钢、普通低合金钢、耐热钢、不锈钢、铸铁、铝及合金、铜及合碳素钢、普通低合金钢、耐热钢、不锈钢、铸铁、铝及合金、铜及合金。金。 由于不同金属材料，其化学成分、使用性能、工作条件、淬硬倾向各由于不同金属材料，其化学成分、使用性能、工作条件、淬硬倾向各不相同，因而在焊接过程中采取各不相同的工艺措施，避免裂纹、气孔等不相同，因而在焊接过程中采取各不相同的工艺措施，避免裂纹、气孔等缺陷。缺陷。 这就要求合理地选择焊接方法、正确地选用焊接材料、采取必要的预这就要求合理地选择焊接方法、正确地选用焊接材料、采取必要的预热、后热热、后热及焊后热处理等工艺方法来减少和防止这些缺陷。及焊后热处理等工艺方法来减少和防止这些缺陷。1 1、预热、后热及焊后热处理、预热、后热及焊后热处理2 2、热、冷裂纹及气孔、热、冷裂纹及气孔3 3、焊条的选用原则、焊条的选用原则4 4、手工堆焊和补焊、手工堆焊和补焊 n项目一项目一碳素结构钢概述碳素结构钢概述n碳素钢是以铁为基本成分，碳素钢是以铁为基本成分，c1.3的铁碳合金。分类如下的铁碳合金。分类如下:n碳素钢按含碳量的高低可分为：碳素钢按含碳量的高低可分为：c0.25的低碳钢；的低碳钢；0.25c0.6的中碳钢；的中碳钢；c0.6的高碳钢。的高碳钢。n按碳素钢中有害杂质元素硫、磷含量的多少可分为：按碳素钢中有害杂质元素硫、磷含量的多少可分为：s0.05%,p0.045的普通碳素钢；的普通碳素钢；s0.035%,p0.035的优质碳素钢；的优质碳素钢；s0.030%,p0.035的高级优质碳素钢。的高级优质碳素钢。n碳素钢按冶炼方法的不同可分为平炉钢、转炉钢和电炉钢；碳素钢按冶炼方法的不同可分为平炉钢、转炉钢和电炉钢；n按脱氧程度的不同可分为沸腾钢（按脱氧程度的不同可分为沸腾钢（F）、镇静钢（）、镇静钢（Z）和特殊镇静钢）和特殊镇静钢（TZ）。）。n碳素钢按用途不同可分为：碳素结构钢和碳素工具钢。碳素钢按用途不同可分为：碳素结构钢和碳素工具钢。n由于特殊要求的专业用钢。常见的有锅炉用碳素结构钢（如由于特殊要求的专业用钢。常见的有锅炉用碳素结构钢（如20g）、）、压力容器用碳素结构钢（如压力容器用碳素结构钢（如20R）、桥梁用碳素结构钢（如）、桥梁用碳素结构钢（如16q）、）、船用碳素结构钢（如船用碳素结构钢（如AH32）等。）等。n增加表格增加表格n项目二项目二碳素结构钢的焊接碳素结构钢的焊接n碳素结构钢的焊接性主要取决于其中的含碳量。随着含碳量的增加，碳素结构钢的焊接性主要取决于其中的含碳量。随着含碳量的增加，碳素结构钢的淬硬倾向变大，焊接过程中产生结晶裂纹和冷裂纹的倾碳素结构钢的淬硬倾向变大，焊接过程中产生结晶裂纹和冷裂纹的倾向也增加，焊接性逐渐变差。向也增加，焊接性逐渐变差。n碳素结构钢中的低碳钢焊接性良好。几乎所有的熔焊和压焊方法都可碳素结构钢中的低碳钢焊接性良好。几乎所有的熔焊和压焊方法都可用于焊接碳素结构钢，如氧用于焊接碳素结构钢，如氧乙炔气焊、焊条电弧焊、埋弧焊、气体乙炔气焊、焊条电弧焊、埋弧焊、气体保护焊、等离子弧焊、电渣焊和电阻焊等。保护焊、等离子弧焊、电渣焊和电阻焊等。n埋弧焊可用于焊接具有一定淬硬倾向的中、厚碳素结构钢，其预热和埋弧焊可用于焊接具有一定淬硬倾向的中、厚碳素结构钢，其预热和后热的要求没有焊条电弧焊高。钨极氩弧焊很少用于碳素结构钢的焊后热的要求没有焊条电弧焊高。钨极氩弧焊很少用于碳素结构钢的焊接。熔化极氩弧焊主要用于碳素结构钢的打底焊，这不仅可避免用焊接。熔化极氩弧焊主要用于碳素结构钢的打底焊，这不仅可避免用焊条电弧焊打底焊时的清渣，又可提高打底焊的质量。电渣焊主要用于条电弧焊打底焊时的清渣，又可提高打底焊的质量。电渣焊主要用于低碳钢的焊接。高碳钢的焊接方法多采用钎焊，主要是针对碳素工具低碳钢的焊接。高碳钢的焊接方法多采用钎焊，主要是针对碳素工具钢，如刀具的刀头和刀体的焊接。目前，碳素结构钢的焊接方法应用钢，如刀具的刀头和刀体的焊接。目前，碳素结构钢的焊接方法应用最多的是焊条电弧焊。最多的是焊条电弧焊。n任务一、低碳钢的焊接任务一、低碳钢的焊接n（一）低碳钢的焊接性（一）低碳钢的焊接性n低碳钢中的含碳量低，没有淬硬倾向，具有良好的塑性，其焊接性良低碳钢中的含碳量低，没有淬硬倾向，具有良好的塑性，其焊接性良好。一般情况下，不需要采用特殊的工艺措施施焊，焊后也不必进行好。一般情况下，不需要采用特殊的工艺措施施焊，焊后也不必进行热处理，各种焊接方法都适用。热处理，各种焊接方法都适用。n（二）低碳钢的焊接工艺要点（二）低碳钢的焊接工艺要点n1、焊条电弧焊、焊条电弧焊n低碳钢的焊接接头应该保证与母材等强度。例如，生产中低碳钢结构低碳钢的焊接接头应该保证与母材等强度。例如，生产中低碳钢结构常使用常使用Q235牌号的钢制造，其抗拉强度平均值为牌号的钢制造，其抗拉强度平均值为417.5MPa;E43系列焊条的熔敷金属的抗拉强度不小于系列焊条的熔敷金属的抗拉强度不小于420MPa，所以大多数，所以大多数选用选用E43系列焊条焊接低碳钢。表系列焊条焊接低碳钢。表6一一4是几种常用低碳钢焊接时焊是几种常用低碳钢焊接时焊条的选用。条的选用。n表表6一一4常用低碳钢焊接时焊条的选用常用低碳钢焊接时焊条的选用n2、埋弧焊、埋弧焊n埋弧焊焊接低碳钢时，要求焊接材料有足够含量的埋弧焊焊接低碳钢时，要求焊接材料有足够含量的Mn和和Si，以保证，以保证焊缝有良好的脱氧和力学性能。埋弧焊时，焊丝和焊剂的配合一般有焊缝有良好的脱氧和力学性能。埋弧焊时，焊丝和焊剂的配合一般有如下两种方式。如下两种方式。nl）选用）选用H08A或或H08E焊丝，再选用高锰高硅低氟熔炼焊剂焊丝，再选用高锰高硅低氟熔炼焊剂HJ430、HJ431、HJ433或或J434与焊丝配合，这种配合应用较为广泛。与焊丝配合，这种配合应用较为广泛。n2）如果焊剂为无锰、低锰或中锰型，那么焊丝就要选用）如果焊剂为无锰、低锰或中锰型，那么焊丝就要选用H08MnA或其他合金钢焊丝或其他合金钢焊丝n3、其他焊接方法、其他焊接方法nCO2气体保护焊焊接低碳钢时，焊丝可选用实芯焊丝和药芯焊丝；电气体保护焊焊接低碳钢时，焊丝可选用实芯焊丝和药芯焊丝；电渣焊焊接低碳钢时，应选用中锰高硅中氟的焊剂（如渣焊焊接低碳钢时，应选用中锰高硅中氟的焊剂（如HJ360）与）与H10Mn2或或H10MnSi焊丝配合，也可采用高锰高硅低氟的焊剂焊丝配合，也可采用高锰高硅低氟的焊剂（如（如HJ430）与）与H10MnSi焊丝配合。焊丝配合。n4、低温条件下的低碳钢焊接、低温条件下的低碳钢焊接n低碳钢焊接一般不需要特殊的工艺措施。但如果在寒冷的冬天等低温低碳钢焊接一般不需要特殊的工艺措施。但如果在寒冷的冬天等低温条件下焊接时，焊接接头的冷却速度快、裂纹倾向大。特别是焊接大条件下焊接时，焊接接头的冷却速度快、裂纹倾向大。特别是焊接大厚度板的角焊缝、多层焊的第一道焊缝时，开裂的倾向更大。因此，厚度板的角焊缝、多层焊的第一道焊缝时，开裂的倾向更大。因此，为避免低温条件下的低碳钢结构在装配和焊接过程中产生裂纹，可采为避免低温条件下的低碳钢结构在装配和焊接过程中产生裂纹，可采取如下措施。取如下措施。nl）焊前预热，焊接时保持好层间温度。）焊前预热，焊接时保持好层间温度。n2）采用低氢或超低氢焊接材料。）采用低氢或超低氢焊接材料。n3）定位焊时，要加大焊接电流、降低焊接速度，适当加大定位焊焊）定位焊时，要加大焊接电流、降低焊接速度，适当加大定位焊焊缝的截面和长度，必要时还需预热焊件。缝的截面和长度，必要时还需预热焊件。n4）施焊时要连续焊，避免中间熄弧，不要在坡口以外的母材上引弧，）施焊时要连续焊，避免中间熄弧，不要在坡口以外的母材上引弧，熄弧时要注意填满弧坑。熄弧时要注意填满弧坑。n5）焊后要注意缓冷。）焊后要注意缓冷。n6）装配、矫正等焊前准备工作，尽可能不在低温下进行，尽量改善）装配、矫正等焊前准备工作，尽可能不在低温下进行，尽量改善劳动条件。劳动条件。n任务二、中碳钢的焊接任务二、中碳钢的焊接n（一）中碳钢的焊接性（一）中碳钢的焊接性n中碳钢的含碳量接近下限中碳钢的含碳量接近下限0.3时的焊接性较好。随着含碳量的增加，时的焊接性较好。随着含碳量的增加，中碳钢的焊接性逐渐变差，特别是焊件较厚或刚性较大、焊接材料选中碳钢的焊接性逐渐变差，特别是焊件较厚或刚性较大、焊接材料选用不合适、多层焊的打底焊时，容易在焊缝金属和热影响区中产生裂用不合适、多层焊的打底焊时，容易在焊缝金属和热影响区中产生裂纹。纹。n焊接中碳钢最常用的方法是焊条电弧焊。中碳钢的焊接特点如下。焊接中碳钢最常用的方法是焊条电弧焊。中碳钢的焊接特点如下。nl）中碳钢的热影响区中容易出现淬硬的马氏体组织。含碳量越高，结）中碳钢的热影响区中容易出现淬硬的马氏体组织。含碳量越高，结构刚性越大，焊件越厚时，淬硬倾向越大，对冷裂纹的敏感性越大。构刚性越大，焊件越厚时，淬硬倾向越大，对冷裂纹的敏感性越大。焊缝的含碳量越高，越容易产生热裂纹，特别是当杂质控制不好时，焊缝的含碳量越高，越容易产生热裂纹，特别是当杂质控制不好时，更易在弧坑处产生裂纹。更易在弧坑处产生裂纹。n2）对于在焊前就需要进行热处理（一般为调质处理）的焊件，焊接）对于在焊前就需要进行热处理（一般为调质处理）的焊件，焊接时必须要选用低氢碱性焊条，并采取相应的措施防止产生裂纹。对需时必须要选用低氢碱性焊条，并采取相应的措施防止产生裂纹。对需要焊后热处理的焊件，要保证热处理后的焊缝与母材金属性能相匹配。要焊后热处理的焊件，要保证热处理后的焊缝与母材金属性能相匹配。n（二）中碳钢的焊接工艺要点（二）中碳钢的焊接工艺要点n(l）正确地选择焊接材料）正确地选择焊接材料n尽量选用低氢型碱性焊条。尽量选用低氢型碱性焊条。n如果要求焊缝金属与母材金属等强度，应选用强度级别相当的焊条；如果要求焊缝金属与母材金属等强度，应选用强度级别相当的焊条；如果不要求等强度时，可选用强度等级比母材金属低的碱性焊条。如果不要求等强度时，可选用强度等级比母材金属低的碱性焊条。n某些特殊情况下，例如焊件不允许预热时，可选用铬镍奥氏体不锈钢某些特殊情况下，例如焊件不允许预热时，可选用铬镍奥氏体不锈钢焊条焊接。焊条焊接。n(2）采取预热措施，控制好层间温度）采取预热措施，控制好层间温度n(3）采取合理的焊接工艺措施）采取合理的焊接工艺措施nl）焊前应清除油污、氧化物等杂质。）焊前应清除油污、氧化物等杂质。n2）点固的焊缝不宜过小。）点固的焊缝不宜过小。n3）多层焊的打底焊要注意焊好。焊接时要采用小直径焊条、小电流）多层焊的打底焊要注意焊好。焊接时要采用小直径焊条、小电流等小焊接参数，如果条件允许，还可选用等小焊接参数，如果条件允许，还可选用U形坡口以减小熔合比。形坡口以减小熔合比。n任务三、高碳钢的焊接任务三、高碳钢的焊接n高碳钢包括含碳量大于高碳钢包括含碳量大于0.60的碳素结构钢和碳素工具钢等，常用于制造高的碳素结构钢和碳素工具钢等，常用于制造高硬度和耐磨的部件或零件，一般不用于制造焊接结构。硬度和耐磨的部件或零件，一般不用于制造焊接结构。n高碳钢中的含碳量高，焊接时容易产生高碳马氏体，淬硬倾向和裂纹的敏感高碳钢中的含碳量高，焊接时容易产生高碳马氏体，淬硬倾向和裂纹的敏感性更大，高碳钢焊接性比中碳钢还差，其焊接大多为补焊或堆焊。性更大，高碳钢焊接性比中碳钢还差，其焊接大多为补焊或堆焊。n焊接高碳钢时，焊条的选用可根据焊件的要求而定。如果不要求与焊件金属焊接高碳钢时，焊条的选用可根据焊件的要求而定。如果不要求与焊件金属等强度，可选用等强度，可选用E5015或或E5016等低氢碱性焊条；如果要求与焊件金属等等低氢碱性焊条；如果要求与焊件金属等强度或接近，可选用含碳量比母材低，而合金元素较多的焊条，如强度或接近，可选用含碳量比母材低，而合金元素较多的焊条，如E7015G或或E6015等；如果焊件不能预热，可选用铬镍奥氏体不锈钢焊条。等；如果焊件不能预热，可选用铬镍奥氏体不锈钢焊条。n高碳钢的焊接工艺要点如下：高碳钢的焊接工艺要点如下：n(1）高碳钢焊接前必须进行退火处理。）高碳钢焊接前必须进行退火处理。n(2）采用结构钢焊条焊接时，焊前必须预热，预热温度和层间温度一般）采用结构钢焊条焊接时，焊前必须预热，预热温度和层间温度一般250350。（3）焊接过程中，要尽量采用小电流、低焊速等小焊接参数施焊。必要时可）焊接过程中，要尽量采用小电流、低焊速等小焊接参数施焊。必要时可采用分段倒退焊、锤击焊缝等措施以减小应力，避免产生裂纹。尽量采用连采用分段倒退焊、锤击焊缝等措施以减小应力，避免产生裂纹。尽量采用连续焊接，中间不要停顿；尽量减小熔合比。续焊接，中间不要停顿；尽量减小熔合比。n(4）焊后立即将工件送人炉内，加热到）焊后立即将工件送人炉内，加热到650后保温，进行消除应力退火处后保温，进行消除应力退火处理。理。n单元二单元二低合金结构钢的焊接低合金结构钢的焊接n项目一项目一低合金结构钢的概述低合金结构钢的概述n低合金钢是在碳素钢的基础上加人一定量合金元素的合金钢。低低合金钢是在碳素钢的基础上加人一定量合金元素的合金钢。低合金钢中，合金元素质量分数的总量不超过合金钢中，合金元素质量分数的总量不超过5。通过加入合金元素。通过加入合金元素可提高钢材的强度，使其具有一定的塑性和韧性，或使钢材得到某些可提高钢材的强度，使其具有一定的塑性和韧性，或使钢材得到某些特殊性能，如耐低温性、耐高温性或耐腐蚀性等。特殊性能，如耐低温性、耐高温性或耐腐蚀性等。n制作焊接结构的低合金结构钢，可分为强度用结构钢和专业用结制作焊接结构的低合金结构钢，可分为强度用结构钢和专业用结构钢两大类。构钢两大类。n任务一、低合金高强度结构钢任务一、低合金高强度结构钢n强度用合金结构钢目前被广泛使用的是低合金高强度结构钢，简强度用合金结构钢目前被广泛使用的是低合金高强度结构钢，简称低合金高强钢，分为称低合金高强钢，分为Q295、Q345、Q390、Q420、Q460五五个牌号。每个牌号中，又按质量等级分为个牌号。每个牌号中，又按质量等级分为A、B、C、D、E五级，标五级，标于牌号的尾部。于牌号的尾部。n低合金高强钢的含碳量一般控制在低合金高强钢的含碳量一般控制在0.20以下，属于非热处理强化低合金钢，以下，属于非热处理强化低合金钢，显微组织是铁素体珠光体，合金成分的显微组织是铁素体珠光体，合金成分的基本特征是以基本特征是以Mn为主，辅以为主，辅以Nb、V、Ti、Al等微量合金元素。其中，等微量合金元素。其中，Mn起显著的固起显著的固溶强化作用；溶强化作用；Nb、V、Ti、Al等微量合金等微量合金元素起沉淀强化的作用。元素起沉淀强化的作用。n任务二、低合金专业用结构钢任务二、低合金专业用结构钢n按不同用途，低合金专业用结构钢可分为低温钢、低合金耐蚀钢、低合金耐按不同用途，低合金专业用结构钢可分为低温钢、低合金耐蚀钢、低合金耐热钢等。热钢等。n1、低温钢、低温钢n低温钢主要用于空气分离设备、石油分离设备等各种低温容器及寒冷地区的低温钢主要用于空气分离设备、石油分离设备等各种低温容器及寒冷地区的金属结构。低温钢对强度的要求不高，对钢材的低温（一金属结构。低温钢对强度的要求不高，对钢材的低温（一20）韧性要求）韧性要求较高。低温钢大部分属于低碳合金钢，一般在正火状态下使用。常用的牌号较高。低温钢大部分属于低碳合金钢，一般在正火状态下使用。常用的牌号有有09MnCuTiRE、06MnNb、16MnDR、15MnNiDR、06AlCuNbN、09Mn2VDR等。等。n2、低合金耐蚀钢、低合金耐蚀钢n低合金耐蚀钢属于非热处理强化钢，一般在热轧或正火状态下使用。按用途低合金耐蚀钢属于非热处理强化钢，一般在热轧或正火状态下使用。按用途可分为如下几种。可分为如下几种。n(l）化工、石油用耐蚀钢：此类耐蚀钢要求能抗氢、氧、氮、硫化氢等介质）化工、石油用耐蚀钢：此类耐蚀钢要求能抗氢、氧、氮、硫化氢等介质的腐蚀，对强度要求不高。常用的牌号有的腐蚀，对强度要求不高。常用的牌号有08AlMoV、12AlMoV等。等。n(2）海水、大气耐蚀钢：此类耐蚀钢又称为耐候钢或耐海水腐蚀钢，对强度）海水、大气耐蚀钢：此类耐蚀钢又称为耐候钢或耐海水腐蚀钢，对强度要求不高。常用的牌号有要求不高。常用的牌号有09MnCuPTi、08MnPRE、10MnPNbRE、16CuCr、15MnCuCr等。等。n3、低合金耐热钢、低合金耐热钢n低合金耐热钢主要用于各种电站设备、压力容器、石油化工设备中，工作温低合金耐热钢主要用于各种电站设备、压力容器、石油化工设备中，工作温度一般为度一般为500一一600，这类钢要求具有较好的高温强度和高温抗氧化性能，这类钢要求具有较好的高温强度和高温抗氧化性能力。常用的牌号有力。常用的牌号有12CrMo、20CrMo、12CrlMoV、12Cr2MoWVB、12MoVWBSiRE等。等。n项目二项目二低合金高强度结构钢的焊接低合金高强度结构钢的焊接n任务一、低合金高强度结构钢的焊接性任务一、低合金高强度结构钢的焊接性n低合金高强钢是在低碳钢的基础上加人少量的合金元素，碳当量低合金高强钢是在低碳钢的基础上加人少量的合金元素，碳当量约为约为0.40一一0.60%，淬硬冷裂倾向比低碳钢大。不同强度等级和，淬硬冷裂倾向比低碳钢大。不同强度等级和碳当量的低合金高强度钢，其焊接特点不同。碳当量的低合金高强度钢，其焊接特点不同。n1、屈服强度为、屈服强度为295一一390MPa、C0.40的低合金高强的低合金高强度钢，其强度不高，塑性和韧性及焊接性较好，接近于普通低碳钢。度钢，其强度不高，塑性和韧性及焊接性较好，接近于普通低碳钢。一般情况下，焊接的冷裂倾向不大。一般情况下，焊接的冷裂倾向不大。n2、屈服强度为、屈服强度为420一一460MPa、C0.50的低合金高强的低合金高强度钢，其强度较高，焊接时有明显的淬硬倾向，焊接热影响区容易形度钢，其强度较高，焊接时有明显的淬硬倾向，焊接热影响区容易形成硬脆的马氏体组织，导致塑性、韧性和耐应力及耐腐蚀能力下降，成硬脆的马氏体组织，导致塑性、韧性和耐应力及耐腐蚀能力下降，冷裂倾向增加。因此，焊接时要控制预热温度和热输人，必须保持低冷裂倾向增加。因此，焊接时要控制预热温度和热输人，必须保持低氢条件。氢条件。n低合金高强度钢焊接的主要问题是裂纹和热影响区脆化。容易产低合金高强度钢焊接的主要问题是裂纹和热影响区脆化。容易产生的裂纹是冷裂纹，被加热到生的裂纹是冷裂纹，被加热到1100以上的过热区（粗晶区）是脆以上的过热区（粗晶区）是脆化区。化区。n任务二、低合金高强度钢的焊接工艺任务二、低合金高强度钢的焊接工艺n低合金高强度钢可采用焊条电弧焊、埋弧焊、钨极氢弧焊、熔化低合金高强度钢可采用焊条电弧焊、埋弧焊、钨极氢弧焊、熔化极氢弧焊、极氢弧焊、CO2气体保护焊、电渣焊和电阻焊等方法焊接。其中，焊气体保护焊、电渣焊和电阻焊等方法焊接。其中，焊条电弧焊、埋弧焊和条电弧焊、埋弧焊和C02气体保护焊是最常用的焊接方法。焊接方法气体保护焊是最常用的焊接方法。焊接方法的选择主要取决于产品结构、焊件厚度、接头的性能要求和生产条件的选择主要取决于产品结构、焊件厚度、接头的性能要求和生产条件等因素。等因素。n（一）焊接材料的选择（一）焊接材料的选择n选择焊接材料时，应该综合考虑焊件的化学成分、力学性能、厚度、接选择焊接材料时，应该综合考虑焊件的化学成分、力学性能、厚度、接头形式、结构工作条件和经济效益等方面，择优选用。头形式、结构工作条件和经济效益等方面，择优选用。nl）低合金高强度钢是强度用钢，选用焊接材料时，要求焊缝的强度、）低合金高强度钢是强度用钢，选用焊接材料时，要求焊缝的强度、韧性、塑性及抗裂性等性能应符合设计要求。一般情况下，焊缝金属韧性、塑性及抗裂性等性能应符合设计要求。一般情况下，焊缝金属的强度只要不低于母材金属强度的下限值就可以。如果焊缝金属的强的强度只要不低于母材金属强度的下限值就可以。如果焊缝金属的强度过高，将使焊缝的韧性、塑性和抗裂性能下降。度过高，将使焊缝的韧性、塑性和抗裂性能下降。n2）焊接强度级别较高的低合金高强度钢时，一般选用韧性、塑性和）焊接强度级别较高的低合金高强度钢时，一般选用韧性、塑性和抗裂性较好的碱性焊条；对于强度级别较低的抗裂性较好的碱性焊条；对于强度级别较低的295MPa和和345MPa非重要低合金高强度钢，可选用酸性焊条。非重要低合金高强度钢，可选用酸性焊条。n3）对于焊缝金属与母材金属的强度不要求相等的工件，考虑到焊缝）对于焊缝金属与母材金属的强度不要求相等的工件，考虑到焊缝的塑性和韧性，为防止产生冷裂纹，可选择强度等级比母材金属低一的塑性和韧性，为防止产生冷裂纹，可选择强度等级比母材金属低一级的焊接材料。级的焊接材料。n4）在某些情况下，例如大刚性结构和铸锻件的焊接与缺陷修复、不）在某些情况下，例如大刚性结构和铸锻件的焊接与缺陷修复、不允许预热及焊后无法进行热处理的部位，当焊缝金属不要求与母材等允许预热及焊后无法进行热处理的部位，当焊缝金属不要求与母材等强度时，为防止产生冷裂纹，可采用塑性良好的奥氏体不锈钢焊条，强度时，为防止产生冷裂纹，可采用塑性良好的奥氏体不锈钢焊条，如如E310一一15(A407）和）和EI一一16一一25MoN一一15(A507）焊）焊条。条。nQ295焊条电弧焊选用焊条电弧焊选用E4303、E4301、E4315、E4316。nCO2气体保护焊焊丝选用气体保护焊焊丝选用H08Mn2SiA、H10MnSinQ345焊条电弧焊时选用焊条电弧焊时选用E5001、E5003、E5015、E5016nCO2气体保护焊时焊丝选用气体保护焊时焊丝选用H08Mn2SiAnQ390焊条电弧焊时选用焊条电弧焊时选用E5001、E5003、E5015、E5016、E5515G、E5516GnCO2气体保护焊时焊丝选用气体保护焊时焊丝选用H08Mn2SiAnQ420焊条电弧焊时选用焊条电弧焊时选用E5516G、E551515G、nE6015D1、E6016D1n（二）焊接工艺要点（二）焊接工艺要点n1、焊前准备、焊前准备nl）坡口两侧）坡口两侧50mm范围内的水、铁锈、油污及脏物范围内的水、铁锈、油污及脏物等应清理干净。坡口加工可采用机械加工、火焰切割和碳等应清理干净。坡口加工可采用机械加工、火焰切割和碳弧气刨。机械加工时，要注意防止加工硬化；火焰和碳弧弧气刨。机械加工时，要注意防止加工硬化；火焰和碳弧加工时，要注意防止焊件过热所引起的脆化。加工时，要注意防止焊件过热所引起的脆化。n2）装配间隙不能过大或过小，尽量避免强力装配定）装配间隙不能过大或过小，尽量避免强力装配定位焊。为防止定位焊焊缝开裂，要求定位焊焊缝有足够的位焊。为防止定位焊焊缝开裂，要求定位焊焊缝有足够的长度（一般不小于长度（一般不小于50mm）和厚度，定位焊焊缝的工艺）和厚度，定位焊焊缝的工艺要求和正式焊缝一样。要求和正式焊缝一样。n3）要严格烘干焊条和焊剂，焊丝要严格除油去锈。）要严格烘干焊条和焊剂，焊丝要严格除油去锈。n2、控制热输入、控制热输入n由于各种低合金高强度钢的脆化和淬硬冷裂倾向各不由于各种低合金高强度钢的脆化和淬硬冷裂倾向各不相同，因此对热输入的要求也不相同。相同，因此对热输入的要求也不相同。n含碳量低的低合金高强度钢（如含碳量低的低合金高强度钢（如09MnV、09Mn2、09MnN等）和含碳量较低的等）和含碳量较低的16Mn钢焊接时，其脆化钢焊接时，其脆化和冷裂倾向小，热输入有较宽的适用范围，对热输入没有和冷裂倾向小，热输入有较宽的适用范围，对热输入没有严格的限制。含碳量较的严格的限制。含碳量较的16M钢焊接时，为降低淬硬倾钢焊接时，为降低淬硬倾向、防止产生冷裂，应选择较大的热输入，但也不能过大。向、防止产生冷裂，应选择较大的热输入，但也不能过大。n含含V、Nb、Ti等强度级别较低的低合金高强度钢等强度级别较低的低合金高强度钢（如（如15MnVN和和15MnVTi）焊接时，为防止沉淀相溶）焊接时，为防止沉淀相溶入和晶粒长大引起的脆化，宜选择较小的热输入。例如，入和晶粒长大引起的脆化，宜选择较小的热输入。例如，15MnVN钢焊接时，热输入最好控制在钢焊接时，热输入最好控制在4045kJ/cm以下。以下。n3、预热、预热n预热是焊接低合金高强度钢时，为防止裂纹的产生而预热是焊接低合金高强度钢时，为防止裂纹的产生而常用的工艺措施。预热可减缓焊后冷却速度，减小焊接应常用的工艺措施。预热可减缓焊后冷却速度，减小焊接应力，避免出现淬硬组织并改善焊接接头组织和性能。但预力，避免出现淬硬组织并改善焊接接头组织和性能。但预热会恶化劳动条件，使生产工艺复杂化，而且过高的预热热会恶化劳动条件，使生产工艺复杂化，而且过高的预热温度和层间温度会降低接头的韧性。因此，焊前是否需要温度和层间温度会降低接头的韧性。因此，焊前是否需要预热和预热温度的选择一定要慎重。预热和预热温度的选择一定要慎重。n预热温度取决于焊件的化学成分、厚度、结构形状、预热温度取决于焊件的化学成分、厚度、结构形状、拘束度、环境温度和焊后热处理等。若焊件的碳当量、厚拘束度、环境温度和焊后热处理等。若焊件的碳当量、厚度、结构拘束度增加，及环境温度下降，则焊前预热温度度、结构拘束度增加，及环境温度下降，则焊前预热温度就需要相应提高。多层焊时，为保持预热的作用，要求层就需要相应提高。多层焊时，为保持预热的作用，要求层间温度不低于预热温度。采取局部预热时，预热宽度应为间温度不低于预热温度。采取局部预热时，预热宽度应为焊缝两侧分别不小于焊缝两侧分别不小于3倍焊件厚度的宽度，且同时应不得倍焊件厚度的宽度，且同时应不得小于小于100mm。n4、后热及焊后热处理、后热及焊后热处理nl）后热和去氢处理）后热和去氢处理n后热是指焊接结束后或焊完一道焊缝后，立即将焊件全部（或局部）加热到后热是指焊接结束后或焊完一道焊缝后，立即将焊件全部（或局部）加热到150250，并保温一段时间的工艺措施。后热有利于氢的扩散，是防止产生淬硬，并保温一段时间的工艺措施。后热有利于氢的扩散，是防止产生淬硬冷裂的工艺措施。冷裂的工艺措施。n去氢处理是指焊后立即将焊接区加热到去氢处理是指焊后立即将焊接区加热到300400，并保温，并保温26h，使焊缝中的扩，使焊缝中的扩散氢逸出接头表面的一种工艺措施。去氢处理的去氢效果比低温后热好。焊后采取去散氢逸出接头表面的一种工艺措施。去氢处理的去氢效果比低温后热好。焊后采取去氢处理也是防止焊接冷裂纹的一种有效工艺措施。氢处理也是防止焊接冷裂纹的一种有效工艺措施。n2）焊后热处理）焊后热处理n低合金高强度钢常用的焊后热处理方法有消除应力退火、正火或正火回火。低合金高强度钢常用的焊后热处理方法有消除应力退火、正火或正火回火。n低合金高强度钢一般不需要进行焊后热处理，但在某些特殊情况下，必须采取焊后热低合金高强度钢一般不需要进行焊后热处理，但在某些特殊情况下，必须采取焊后热处理。例如，电渣焊焊缝中晶粒粗大的粗晶区，焊后必须进行正火处理，以细化晶粒、处理。例如，电渣焊焊缝中晶粒粗大的粗晶区，焊后必须进行正火处理，以细化晶粒、提高冲击韧性；当压力容器壁厚达到规定厚度（如提高冲击韧性；当压力容器壁厚达到规定厚度（如16MnR的厚度的厚度30mm，15MnVR的厚度的厚度28mm，任意厚度的，任意厚度的15MnVNR和和18MnMoNbR）时；图样）时；图样注明有压力腐蚀的容器及要求尺寸稳定性好的产品，焊后应进行消除应力退火，以改注明有压力腐蚀的容器及要求尺寸稳定性好的产品，焊后应进行消除应力退火，以改善焊接接头的组织性能。善焊接接头的组织性能。n对于具有一定对于具有一定Cr、Mo、V、Ti含量的低合金高强度钢，在消除应力退火时，要注含量的低合金高强度钢，在消除应力退火时，要注意防止产生再热裂纹。意防止产生再热裂纹。n任务三、几种常用热轧正火钢的焊接任务三、几种常用热轧正火钢的焊接n（一）（一）16Mn钢的焊接钢的焊接n16Mn钢是在普通碳素结构钢钢是在普通碳素结构钢Q235的基础上多加人了约的基础上多加人了约1的的锰。锰。16Mn钢的屈服强度比钢的屈服强度比Q235钢提高了约钢提高了约40%，其成分和性能，其成分和性能符合符合Q345一一A的标准。由于的标准。由于16Mn钢的冶炼、加工和焊接性能都较钢的冶炼、加工和焊接性能都较好，因此在我国低合金结构钢中，其是产量最大、应用最广泛的。好，因此在我国低合金结构钢中，其是产量最大、应用最广泛的。n16Mn钢一般在热轧状态下供货，对于较厚的板材，为改善其性能，钢一般在热轧状态下供货，对于较厚的板材，为改善其性能，有时也采用正火处理后再使用。有时也采用正火处理后再使用。n1、16Mn钢的焊接性钢的焊接性n16Mn钢的碳当量为钢的碳当量为0.340.48%，与，与Q235钢相比，它具钢相比，它具有一定的淬硬倾向，焊接性一般。当碳当量达到上限时，焊接性较差。有一定的淬硬倾向，焊接性一般。当碳当量达到上限时，焊接性较差。在焊件厚度大、冷却速度快的情况下，焊接易产生裂纹，特别是在低在焊件厚度大、冷却速度快的情况下，焊接易产生裂纹，特别是在低温下焊接时，更容易产生裂纹。因此，虽然一般温下焊接时，更容易产生裂纹。因此，虽然一般16Mn钢焊前不必预钢焊前不必预热，但当环境温度低于一定值时，焊接热，但当环境温度低于一定值时，焊接16Mn钢就需要采取预热措施。钢就需要采取预热措施。n16Mn钢焊接时裂纹的产生，除与环境温度、钢板厚度有关外，钢焊接时裂纹的产生，除与环境温度、钢板厚度有关外，还与接头形式、结构刚性等因素密切相关。还与接头形式、结构刚性等因素密切相关。n表表7一一716Mn钢低温焊接时的预热温度钢低温焊接时的预热温度n2、16Mn钢焊接工艺钢焊接工艺n(l）焊条电弧焊）焊条电弧焊n16Mn钢焊条电弧焊时，必须选用等级钢焊条电弧焊时，必须选用等级E50的结构钢焊条，一般都选的结构钢焊条，一般都选用低氢型碱性焊条，用低氢型碱性焊条，n如如,E5015(J507）或）或E5016(J506)；对于刚性大或低温下；对于刚性大或低温下使用的焊接结构，推荐使用超低氢型焊条（使用的焊接结构，推荐使用超低氢型焊条（H1Ml/1009g)；对；对于厚度小、坡口窄的接头，可选用于厚度小、坡口窄的接头，可选用E4316(J426）或）或E4315(J427）焊条：对于要求不高的一般结构，也可选用酸性焊条，如）焊条：对于要求不高的一般结构，也可选用酸性焊条，如E5003(J502)或或E5001(J503)。n(2)CO2气体保护焊气体保护焊nCO2气体保护焊焊接气体保护焊焊接16Mn钢时，焊缝金属中的氢含量很低，抗裂钢时，焊缝金属中的氢含量很低，抗裂性能较好，选用的焊丝为性能较好，选用的焊丝为H08Mn2SiA。n(3）其他焊接方法）其他焊接方法n氩弧焊焊接氩弧焊焊接16Mn钢时，焊丝选用钢时，焊丝选用H10MnSi；电渣焊焊接；电渣焊焊接16Mn钢钢时，焊丝选用时，焊丝选用H08MnMoA，焊剂选用，焊剂选用HJ431。n（二）（二）15MnV和和15MnTi钢的焊接钢的焊接n15MnV和和15MnTi钢都属于钢都属于Q390一一A钢，屈服强度为钢，屈服强度为400MPa，广泛地，广泛地应用于制造高中压容器、大型船舶、桥梁等高负荷的结构中。应用于制造高中压容器、大型船舶、桥梁等高负荷的结构中。n15MnV钢是在钢是在16Mn钢的基础上加入了钢的基础上加入了0.040.12的的V。15MnV钢一般不需要热处理，以热轧形式供货。钢一般不需要热处理，以热轧形式供货。15MnTi钢是在钢是在16Mn钢钢的基础上加人了的基础上加人了0.120.20的的Ti。热轧状态的。热轧状态的15MnTi钢塑性和韧性钢塑性和韧性较差；正火状态的较差；正火状态的15MnTi钢具有良好的切削加工性、抗裂性和焊接性。因钢具有良好的切削加工性、抗裂性和焊接性。因此，目前使用广泛的是正火状态的此，目前使用广泛的是正火状态的15MnTi钢。钢。n1、15MnV和和15MnTi钢的焊接性钢的焊接性n15MnV和和15MnTi钢的碳当量比钢的碳当量比16Mn钢低约钢低约0.02%，同时由于加人，同时由于加人V和和Ti，使钢的强度提高、晶粒细化、过热倾向减小。因此，使钢的强度提高、晶粒细化、过热倾向减小。因此，15MnV和和15MnTi钢具有良好的焊接性。需要注意的是，由于钢具有良好的焊接性。需要注意的是，由于Ti的弥散强化作用，的弥散强化作用，15MnTi钢的热敏感性较大，因此焊接时要采用小的热输人。钢的热敏感性较大，因此焊接时要采用小的热输人。n一般情况下，焊接厚度小于一般情况下，焊接厚度小于32mm、环境温度大于、环境温度大于0时，时，15MnV和和15MnTi钢可不预热；但当厚度大于钢可不预热；但当厚度大于32mm、结构刚性大或小于、结构刚性大或小于0时，时，应预热应预热100150，并且焊后须进行，并且焊后须进行550650的消除应力热处理。的消除应力热处理。n2、15MnV和和15MnTi钢的焊接工艺钢的焊接工艺n(1）焊条电弧焊）焊条电弧焊n15MnV和和15MnTi钢焊条电弧焊时，对于厚度不大、坡口不深的重要钢焊条电弧焊时，对于厚度不大、坡口不深的重要结构，可选用结构，可选用E5015(J507）和）和E5016(J506）焊条；对于厚度较大的）焊条；对于厚度较大的重要结构，可选用重要结构，可选用E5515一一G(J557）焊条；对于不重要的一般结构，可）焊条；对于不重要的一般结构，可选用选用E5003(J502）和）和E5001(J503）酸性焊条。）酸性焊条。n(2）埋弧焊）埋弧焊n156MnV和和15MnTi钢埋弧焊时，对于厚度较小、焊后不进行热处理的焊件，钢埋弧焊时，对于厚度较小、焊后不进行热处理的焊件，可采用可采用H08MnA焊丝配合焊丝配合HJ431焊剂；对于厚度较大或坡口较深的焊件，焊剂；对于厚度较大或坡口较深的焊件，可选用可选用H08Mn2SiA或或H10Mn2焊丝配合焊丝配合HJ431或或HJ350焊剂；对于焊剂；对于厚度很深的焊件，可选用厚度很深的焊件，可选用H08MnMoA焊丝配合焊丝配合HJ431或或HJ350焊剂。焊剂。n(3）其他焊接方法）其他焊接方法n采用采用CO2气体保护焊和氢弧焊焊接气体保护焊和氢弧焊焊接15MnV和和15MnTi钢时，选用钢时，选用H08Mn2SiA焊丝；采用电渣焊焊接焊丝；采用电渣焊焊接15MnV和和15MnTi钢时，选用钢时，选用H08Mn2MoVA焊丝配合焊丝配合HJ431焊剂。焊剂。n1、18MnMoNb钢的焊接性钢的焊接性n18MnMoNb钢中的钢中的C的质量分数为的质量分数为0.480.63时，焊接性较差，有一定的淬硬时，焊接性较差，有一定的淬硬冷裂倾向。因此，焊前需要预热，预热温度为冷裂倾向。因此，焊前需要预热，预热温度为180250焊后或中断焊接后重新焊焊后或中断焊接后重新焊接时，应立即进行接时，应立即进行250350的后热处理。的后热处理。n18MnMoNb钢的使用状态为正火加上回火（正火温度为钢的使用状态为正火加上回火（正火温度为950980，保温时，保温时间为间为1.52min/mm；回火温度为；回火温度为600650，保温时间为，保温时间为57min/mm）。）。n2、18MnMoNb钢的焊接工艺钢的焊接工艺nl）焊条电弧焊焊接）焊条电弧焊焊接18MnMoNb钢时，焊条常选用钢时，焊条常选用E7015D2(J707）或）或E6015一一D1（J07)；埋弧焊时，选用；埋弧焊时，选用H08Mn2MoA焊丝配合焊丝配合HJ250焊剂，层间焊剂，层间温度控制在温度控制在250300；电渣焊时，选用；电渣焊时，选用H10Mn2MoA或或H10Mn2MoVA焊丝配焊丝配合合HJ431焊剂。焊剂。n2)18MnMoNb钢焊接时，为保证接头性能和质量，应严格控制热输人，不能过钢焊接时，为保证接头性能和质量，应严格控制热输人，不能过大或过小。热输人过大，容易造成粗晶脆化；热输人过小，容易出现淬硬组织而降低大或过小。热输人过大，容易造成粗晶脆化；热输人过小，容易出现淬硬组织而降低韧性。例如，焊条电弧焊时的热输人一般控制在韧性。例如，焊条电弧焊时的热输人一般控制在20kJ/cm以下；埋弧焊时的热输入以下；埋弧焊时的热输入一般控制在一般控制在35kJ/cm以下。以下。n3)18MnMoNb钢厚板在气割前，要进行退火处理。否则，气割边缘会出现严重钢厚板在气割前，要进行退火处理。否则，气割边缘会出现严重裂纹。装配点固焊件前，应将焊件局部预热到裂纹。装配点固焊件前，应将焊件局部预热到170以上。否则，容易产生微裂纹。以上。否则，容易产生微裂纹。n4）一般，）一般，18MnMoNb钢要进行焊后热处理。例如，焊条电弧焊或埋弧焊焊后钢要进行焊后热处理。例如，焊条电弧焊或埋弧焊焊后进行消除应力热处理，加热温度为进行消除应力热处理，加热温度为600640；电渣焊焊后，进行；电渣焊焊后，进行950980正正火和火和630670的回火处理。的回火处理。n项目三项目三珠光体耐热钢的焊接珠光体耐热钢的焊接n任务一、耐热钢概述任务一、耐热钢概述n（一）耐热钢的特性（一）耐热钢的特性n耐热钢是指具有热稳定性和热强性的钢。与普通碳素钢相比，耐热钢是指具有热稳定性和热强性的钢。与普通碳素钢相比，耐热钢具有两个特殊的性能，即高温强度和高温抗氧化性。耐热钢具有两个特殊的性能，即高温强度和高温抗氧化性。n1、高温强度：、高温强度：普通碳素钢在温度超过普通碳素钢在温度超过400的环境下长时间工作时，在不大的的环境下长时间工作时，在不大的应力作用下就被破坏。而耐热钢在超过应力作用下就被破坏。而耐热钢在超过400的高温环境下，仍能的高温环境下，仍能有较高的强度，不会被破坏。因此，耐热钢的高温强度好，可能用有较高的强度，不会被破坏。因此，耐热钢的高温强度好，可能用于制造工作温度高于于制造工作温度高于400的设备，而普通碳素钢则不能。的设备，而普通碳素钢则不能。n衡量高温强度的指标有如下两种。衡量高温强度的指标有如下两种。nl）蠕变强度）蠕变强度n2）持久强度）持久强度2、高温抗氧化性、高温抗氧化性钢的氧化物主要是钢的氧化物主要是FeO、Fe2O3和和Fe3O4。其中。其中FeO的结构疏松，的结构疏松，极易穿过而对基体金属继续氧化；极易穿过而对基体金属继续氧化；Fe2O3和和Fe3O4的结构致密，的结构致密，对基体金属有很好的保护作用。钢在温度小于对基体金属有很好的保护作用。钢在温度小于560环境中生成的环境中生成的氧化物是氧化物是Fe2O3和和Fe3O4；大于；大于560时，生成的氧化物是时，生成的氧化物是FeO。因此，为使钢具有高温抗氧化性，最有效的办法是加入。因此，为使钢具有高温抗氧化性，最有效的办法是加入Cr、Si、Al等合金元素，生成等合金元素，生成Cr2O3、SiO2、Al2O3等致密的保护等致密的保护膜，以代替疏松的膜，以代替疏松的FeO，可防止内部金属的氧化。，可防止内部金属的氧化。n耐热钢中的主要合金元素有耐热钢中的主要合金元素有Cr、Mo、V。其中。其中Cr能提高钢的高温能提高钢的高温抗氧化性；抗氧化性；Mo能显著提高钢的高温强度；能显著提高钢的高温强度；V和和C能形成稳定的碳化能形成稳定的碳化物，降低物，降低C的有害作用，提高钢的高温强度。但的有害作用，提高钢的高温强度。但V的质量分数一般的质量分数一般不应超过不应超过5%，过高反而会降低个钢的蠕变强度。，过高反而会降低个钢的蠕变强度。n耐热钢中的耐热钢中的C能与能与Cr生成碳化铬，降低了耐热钢中的含铬量，从而生成碳化铬，降低了耐热钢中的含铬量，从而使耐热钢的高温抗氧化性下降。因此，耐热钢中使耐热钢的高温抗氧化性下降。因此，耐热钢中C的质量分数一般的质量分数一般小于小于0.25%。n（二）耐热钢的种类和性能（二）耐热钢的种类和性能n耐热钢主要根据钢中合金元素的质量分数或供货状态下的组织不同耐热钢主要根据钢中合金元素的质量分数或供货状态下的组织不同而进行分类。而进行分类。n根据合金元素的质量分数，可分为低合金、中合金、高合金耐热钢；根据合金元素的质量分数，可分为低合金、中合金、高合金耐热钢；n根据供货状态下的组织，可分为珠光体、马氏体、铁素体和奥氏体根据供货状态下的组织，可分为珠光体、马氏体、铁素体和奥氏体耐热钢。耐热钢。n按用途，耐热钢又可分为热稳定钢和热强钢。按用途，耐热钢又可分为热稳定钢和热强钢。n1、低合金耐热钢、低合金耐热钢n低合金耐热钢中的合金元素总质量分数应小于低合金耐热钢中的合金元素总质量分数应小于5%。为保证焊。为保证焊接性，碳的质量分数一般应小于接性，碳的质量分数一般应小于0.20%。低合金耐热钢通常以退。低合金耐热钢通常以退火或正火火或正火+回火状态供货。回火状态供货。n当低合金耐热钢的合金元素的总质量分数小于当低合金耐热钢的合金元素的总质量分数小于2.5%时，供货状态时，供货状态下的组织是珠光体下的组织是珠光体+铁素体，称为珠光体耐热钢；当低合金耐热钢铁素体，称为珠光体耐热钢；当低合金耐热钢的合金元素的总质量分数为的合金元素的总质量分数为3%5%时，供货状态下的组织是贝时，供货状态下的组织是贝氏体氏体+铁素体，称为贝氏体耐热钢。铁素体，称为贝氏体耐热钢。n2、中合金耐热钢、中合金耐热钢n中合金耐热钢中的合金元素的总质量分数为中合金耐热钢中的合金元素的总质量分数为6%12%时，必须以退火或正火时，必须以退火或正火+回火状态供货。某回火状态供货。某些情况下，还可以调质状态供货。些情况下，还可以调质状态供货。n当中合金耐热钢的合金元素的总质量分数小于当中合金耐热钢的合金元素的总质量分数小于10时，在退火状态下，组织为铁素体合金碳化物；在正火时，在退火状态下，组织为铁素体合金碳化物；在正火回火状态下，组织为铁素体贝氏体。当中合金耐热钢回火状态下，组织为铁素体贝氏体。当中合金耐热钢的合金元素的总质量分数大于的合金元素的总质量分数大于10时，在供货状态下的时，在供货状态下的组织为马氏体。组织为马氏体。n3、高合金耐热钢、高合金耐热钢n高合金耐热钢中合金元素的总质量分数高于高合金耐热钢中合金元素的总质量分数高于13。供货状态下的组织有马氏体、铁素体和奥氏体。供货状态下的组织有马氏体、铁素体和奥氏体。n任务二、珠光体耐热钢的焊接任务二、珠光体耐热钢的焊接n珠光体耐热钢是珠光体耐热钢是Cr一一Mo型耐热钢，主要合型耐热钢，主要合金元素是金元素是Cr和和Mo。珠光体耐热钢可用于制。珠光体耐热钢可用于制造工作温度为造工作温度为450620的焊接结构，的焊接结构，主要用于电站、石油化工等工业设备中。主要用于电站、石油化工等工业设备中。由于具有良好的高温抗氧化性和热强性、由于具有良好的高温抗氧化性和热强性、价格便宜，应用范围较为广泛。价格便宜，应用范围较为广泛。n（一）珠光体耐热钢的焊接性（一）珠光体耐热钢的焊接性n珠光体耐热钢焊接时所产生的问题主要有以下几点。珠光体耐热钢焊接时所产生的问题主要有以下几点。n(l）淬硬倾向大，容易形成冷裂纹）淬硬倾向大，容易形成冷裂纹n珠光体耐热钢中含有一定量的珠光体耐热钢中含有一定量的Cr和和Mo及其他合金元及其他合金元素。焊接时，在焊缝及热影响区中易形成淬硬的马氏体组素。焊接时，在焊缝及热影响区中易形成淬硬的马氏体组织；焊后在空气中冷却时，淬硬倾向更明显。当结构刚性织；焊后在空气中冷却时，淬硬倾向更明显。当结构刚性大或低温下焊接珠光体耐热钢时，焊缝和热影响区容易形大或低温下焊接珠光体耐热钢时，焊缝和热影响区容易形成冷裂纹。成冷裂纹。n(2）焊后热处理或在高温下长期使用，会产生再热裂纹）焊后热处理或在高温下长期使用，会产生再热裂纹n珠光体耐热钢中含有的珠光体耐热钢中含有的Cr、Mo、V、Nb等合金元素等合金元素与与C具有强烈的化合作用，易形成碳化物。当焊后进行热具有强烈的化合作用，易形成碳化物。当焊后进行热处理或在高温下长期使用时，焊接接头的过热区易产生再处理或在高温下长期使用时，焊接接头的过热区易产生再热裂纹。热裂纹。n（二）珠光体耐热钢的焊接工艺（二）珠光体耐热钢的焊接工艺n1、预热、预热n焊接珠光体耐热钢时，为避免形成淬硬组织、减小焊接应力、防焊接珠光体耐热钢时，为避免形成淬硬组织、减小焊接应力、防止产生冷裂纹，无论是定位焊或焊接过程中都必须采取预热措施，预止产生冷裂纹，无论是定位焊或焊接过程中都必须采取预热措施，预热温度为热温度为150350。如果在寒冷地区焊接，或焊接铸件及厚度较。如果在寒冷地区焊接，或焊接铸件及厚度较大的工件时，预热温度应相应地提高。预热温度要根据珠光体耐热钢大的工件时，预热温度应相应地提高。预热温度要根据珠光体耐热钢的化学成分、接头的拘束度及焊缝金属中的氢含量确定。的化学成分、接头的拘束度及焊缝金属中的氢含量确定。n采用珠光体耐热钢制造的大型结构，对焊件采取局部预热也可取采用珠光体耐热钢制造的大型结构，对焊件采取局部预热也可取得与整体预热近似的效果。局部预热时，必须保证预热宽度大于焊件得与整体预热近似的效果。局部预热时，必须保证预热宽度大于焊件壁厚的壁厚的4倍，且不得小于倍，且不得小于150mm。同时，应保证焊件内外都能达到。同时，应保证焊件内外都能达到预热温度。预热温度。n2、焊后热处理、焊后热处理n焊后热处理的目的不仅仅是消除焊接残余应力，更主要的是改善焊后热处理的目的不仅仅是消除焊接残余应力，更主要的是改善金属组织、提高接头的综合力学性能。包括降低焊缝及热影响区的硬金属组织、提高接头的综合力学性能。包括降低焊缝及热影响区的硬度，提高接头的高温蠕变强度和组织稳定性等。因此，铬钼珠光体耐度，提高接头的高温蠕变强度和组织稳定性等。因此，铬钼珠光体耐热钢焊后应立即进行高温回火，防止产生延迟裂纹。热钢焊后应立即进行高温回火，防止产生延迟裂纹。n3、焊后保温缓冷及后热、焊后保温缓冷及后热n珠光体耐热钢焊接接头从焊接结束到装人炉珠光体耐热钢焊接接头从焊接结束到装人炉内进行焊后热处理的这段时间内容易产生裂纹。内进行焊后热处理的这段时间内容易产生裂纹。因此，要尽量一次焊完。如果中途中断焊接或焊因此，要尽量一次焊完。如果中途中断焊接或焊接结束时，要立即用石棉布覆盖焊缝及热影响区接结束时，要立即用石棉布覆盖焊缝及热影响区进行保温，使其缓慢冷却。进行保温，使其缓慢冷却。n焊接过程中，始终要保持略高于预热温度的焊接过程中，始终要保持略高于预热温度的层间温度。防止焊接接头产生裂纹的简单而可靠层间温度。防止焊接接头产生裂纹的简单而可靠的措施，就是对焊接接头采取按层间温度（通常的措施，就是对焊接接头采取按层间温度（通常为为250300）保温）保温23h的低温后热处理。的低温后热处理。这可基本上消除焊缝中的扩散氢。这可基本上消除焊缝中的扩散氢。n常用珠光体耐热钢的焊接材料常用珠光体耐热钢的焊接材料？n(2）焊接方法）焊接方法n珠光体耐热钢的焊接方法主要是焊条电弧焊和埋弧焊。珠光体耐热钢的焊接方法主要是焊条电弧焊和埋弧焊。CO2气体保护焊的应用也越来越广泛。电渣焊主要用于大气体保护焊的应用也越来越广泛。电渣焊主要用于大断面珠光体耐热钢。焊接重要的焊接结构时，常采用氩弧断面珠光体耐热钢。焊接重要的焊接结构时，常采用氩弧焊进行打底焊，再用焊条电弧焊或熔化极气体保护焊进行焊进行打底焊，再用焊条电弧焊或熔化极气体保护焊进行盖面焊。盖面焊。nl）焊条电弧焊）焊条电弧焊n焊接珠光体耐热钢时，避免产生冷裂纹的主要措施之焊接珠光体耐热钢时，避免产生冷裂纹的主要措施之一就是减少氢的来源。因此，焊条电弧焊应选用低氢碱性一就是减少氢的来源。因此，焊条电弧焊应选用低氢碱性焊条。但低氢碱性焊条药皮容易吸潮，因此焊条在使用前焊条。但低氢碱性焊条药皮容易吸潮，因此焊条在使用前要严格按规定烘干，并做到随用随取。同时，还必须严格要严格按规定烘干，并做到随用随取。同时，还必须严格清除坡口及两侧的铁锈、油污和水分。清除坡口及两侧的铁锈、油污和水分。n2）埋弧焊）埋弧焊n在压力容器、管道、汽轮机转子等结构的珠光体耐热钢焊接中，埋弧焊在压力容器、管道、汽轮机转子等结构的珠光体耐热钢焊接中，埋弧焊得到广泛的应用。但埋弧焊不能用于全位置焊以及小直径和薄壁焊件。得到广泛的应用。但埋弧焊不能用于全位置焊以及小直径和薄壁焊件。n3）钨极氢弧焊（）钨极氢弧焊（TIG)nTIG焊被广泛地应用于珠光体耐热钢管道的焊接。既可用于打底焊，又焊被广泛地应用于珠光体耐热钢管道的焊接。既可用于打底焊，又可用于整个焊缝的焊接。与其他焊接方法相比，可用于整个焊缝的焊接。与其他焊接方法相比，TIG焊焊接珠光体耐热钢的焊焊接珠光体耐热钢的特点如下。特点如下。nTIG焊的电弧气氛有超低氢的特点，因此焊接珠光体耐热钢时，可降低预焊的电弧气氛有超低氢的特点，因此焊接珠光体耐热钢时，可降低预热温度，甚至可不预热。热温度，甚至可不预热。nTIG焊打底焊时，坡口可不留间隙；焊接时，可用或不用填充焊丝均可。焊打底焊时，坡口可不留间隙；焊接时，可用或不用填充焊丝均可。n当珠光体耐热钢中当珠光体耐热钢中Cr的质量分数大于的质量分数大于3时，在焊缝的背面要通氢气保护，时，在焊缝的背面要通氢气保护，以防止焊缝表面氧化，并可改善焊缝成形。以防止焊缝表面氧化，并可改善焊缝成形。n选择珠光体耐热钢选择珠光体耐热钢TIG焊的焊接材料见表焊的焊接材料见表7一一12所示。所示。n4）其他焊接方法）其他焊接方法n珠光体耐热钢的厚壁容器常采用电渣焊焊接，焊件焊后必须要经正火处珠光体耐热钢的厚壁容器常采用电渣焊焊接，焊件焊后必须要经正火处理，以细化晶粒，提高缺口冲击韧性。珠光体耐热钢的管壁较薄时，可采用理，以细化晶粒，提高缺口冲击韧性。珠光体耐热钢的管壁较薄时，可采用气焊。另外，珠光体耐热钢还可采用气焊。另外，珠光体耐热钢还可采用CO2气体保护焊。气体保护焊。n项目四项目四低温钢的焊接低温钢的焊接n任务一、低温钢概述任务一、低温钢概述n低温钢是指在低于一低温钢是指在低于一20的环境中工作的钢种。按照最低工作的环境中工作的钢种。按照最低工作温度，低温钢可分为一温度，低温钢可分为一40、一、一50、一、一60、一、一70、一、一50、一一90、一、一100、一、一196、一、一253共共9个温度级别。个温度级别。n当温度下降到某一较低温度时，钢材会发生脆性转变，即冲击韧当温度下降到某一较低温度时，钢材会发生脆性转变，即冲击韧度突然大幅度下降到很低值，钢材从韧性断裂转变为脆性断裂，此较度突然大幅度下降到很低值，钢材从韧性断裂转变为脆性断裂，此较低温度称为钢材的转脆温度。低温钢的使用要求就是其最低工作温度低温度称为钢材的转脆温度。低温钢的使用要求就是其最低工作温度必须高于转脆温度。这也是低温钢要按最低工作温度分类的原因。必须高于转脆温度。这也是低温钢要按最低工作温度分类的原因。n低温钢性能中最重要的是低温韧性。国家标准或行业标准中规定低温钢性能中最重要的是低温韧性。国家标准或行业标准中规定的最低冲击韧度试验温度，相当于低温钢的最低工作温度。为保证冷的最低冲击韧度试验温度，相当于低温钢的最低工作温度。为保证冷加工成形，要求低温钢在常温下有良好的塑性。一般，要求低温碳钢加工成形，要求低温钢在常温下有良好的塑性。一般，要求低温碳钢的伸长率不低于的伸长率不低于11%，低温合金钢的伸长率不低于，低温合金钢的伸长率不低于14。对于低温。对于低温钢，虽有一定的强度要求，但不是最主要的。钢，虽有一定的强度要求，但不是最主要的。n低温钢除按最低工作温度分类外，还可按显微组织分类。低温钢按显低温钢除按最低工作温度分类外，还可按显微组织分类。低温钢按显微组织可分为以下几类。微组织可分为以下几类。n（1）铁素体型低温钢）铁素体型低温钢n这类低温钢的显微组织主要是铁素体加少量的珠光体。常用的这类低温钢的显微组织主要是铁素体加少量的珠光体。常用的有有16MnDR钢（工作温度为一钢（工作温度为一40）、）、09MnZ2VDR钢和钢和09MnTiCuRE钢（一钢（一70）、）、06MnNb钢（一钢（一90）、）、3.5Ni钢和钢和5Ni钢（一钢（一100）、）、06AlNbCuN钢（一钢（一120）等。）等。n(2）低碳马氏体型低温钢）低碳马氏体型低温钢n这类钢的显微组织主要是低碳马氏体加一定量的铁素体和少量的这类钢的显微组织主要是低碳马氏体加一定量的铁素体和少量的奥氏体。常用的有奥氏体。常用的有9Ni钢，其工作温度在一钢，其工作温度在一196。n(3）奥氏体型低温钢）奥氏体型低温钢n这类钢的显微组织主要是奥氏体，用于超低温条件。常用的有这类钢的显微组织主要是奥氏体，用于超低温条件。常用的有8Cr一一8Ni型奥氏体钢和型奥氏体钢和25Cr一一20Ni型奥氏体钢。为节约铬、镍，型奥氏体钢。为节约铬、镍，我国研制出了以铝代替镍的奥氏体低温钢，即我国研制出了以铝代替镍的奥氏体低温钢，即15Mn26A14钢，工钢，工作温度为一作温度为一253。n任务二、低温钢焊接性任务二、低温钢焊接性n低温钢的碳含量低，塑性和韧性好，焊后淬硬倾向和冷裂倾向小，有低温钢的碳含量低，塑性和韧性好，焊后淬硬倾向和冷裂倾向小，有良好的焊接性。焊接低温钢时，关键是要保证焊接接头与母材金属有良好的焊接性。焊接低温钢时，关键是要保证焊接接头与母材金属有相近的低温韧性，以保证焊件在低温条件下工作的可靠性。相近的低温韧性，以保证焊件在低温条件下工作的可靠性。n任务三、低温钢焊接工艺要点任务三、低温钢焊接工艺要点nl）焊前仔细清理焊件待焊处的铁锈、油污等杂质，并采取措施保持焊）焊前仔细清理焊件待焊处的铁锈、油污等杂质，并采取措施保持焊条在低氢状态使用。条在低氢状态使用。n2）当低温钢焊件厚度小于）当低温钢焊件厚度小于16mm时，一般不需要预热和焊后热处理。时，一般不需要预热和焊后热处理。当低温钢结构的刚度、厚度较大时，为细化晶粒、消除焊接残余应力、当低温钢结构的刚度、厚度较大时，为细化晶粒、消除焊接残余应力、改善焊接接头的低温韧性，可采取预热和焊后消除应力退火措施。改善焊接接头的低温韧性，可采取预热和焊后消除应力退火措施。n3）定位焊时的焊缝长度不应小于）定位焊时的焊缝长度不应小于40mm。必须在焊接处引燃电弧，。必须在焊接处引燃电弧，非焊接处严禁电弧擦伤。弧坑必须填满。非焊接处严禁电弧擦伤。弧坑必须填满。n4）当焊接过程中出现焊接缺陷时，必须采取措施，在焊接结束前及）当焊接过程中出现焊接缺陷时，必须采取措施，在焊接结束前及时修补。时修补。n5）为保证低温韧性，要避免焊缝金属和过热区中出现粗晶组织。其）为保证低温韧性，要避免焊缝金属和过热区中出现粗晶组织。其主要措施如下所述。主要措施如下所述。n严格限制热输入。如采用小电流、快速焊、焊条不摆动等。严格限制热输入。如采用小电流、快速焊、焊条不摆动等。n尽量采用多层多道焊，以避免焊道过热，并通过后道焊缝对前道焊尽量采用多层多道焊，以避免焊道过热，并通过后道焊缝对前道焊缝的重热作用细化缝的重热作用细化n晶粒。多层焊时，层间温度不超过晶粒。多层焊时，层间温度不超过200300。n任务四、低温钢焊接任务四、低温钢焊接n低温钢的焊接方法主要有焊条电弧焊和埋弧焊低温钢的焊接方法主要有焊条电弧焊和埋弧焊n单元三单元三奥氏体不锈钢的焊接奥氏体不锈钢的焊接n项目一项目一不锈钢概述不锈钢概述n在普通碳素钢的基础上，加入一定量的合金元素铬，所得的钢材就是不在普通碳素钢的基础上，加入一定量的合金元素铬，所得的钢材就是不锈钢。由于铬元素在钢材表面形成一层不溶于某些介质的坚固而致密的氧化锈钢。由于铬元素在钢材表面形成一层不溶于某些介质的坚固而致密的氧化薄膜，因此不锈钢具有很好的化学稳定性（即耐蚀性）。为保证不锈钢在空薄膜，因此不锈钢具有很好的化学稳定性（即耐蚀性）。为保证不锈钢在空气、水、蒸汽和酸等各种介质中，甚至在高温和低温环境中仍能保持耐蚀性，气、水、蒸汽和酸等各种介质中，甚至在高温和低温环境中仍能保持耐蚀性，除加热铬元素外，一般还要加入一些其他合金元素，如镍（除加热铬元素外，一般还要加入一些其他合金元素，如镍（Ni）、钛（）、钛（Ti）、）、铌（铌（Nb）等。）等。n不锈钢一般分为普通不锈钢和耐蚀钢两种。在普通情况下（如在空气、不锈钢一般分为普通不锈钢和耐蚀钢两种。在普通情况下（如在空气、弱介质中），能抵抗侵蚀的不锈钢称为普通不锈钢；在某些腐蚀介质中弱介质中），能抵抗侵蚀的不锈钢称为普通不锈钢；在某些腐蚀介质中（如酸和其他化学腐蚀介质），能抵抗腐蚀的不锈钢称为耐蚀钢。普通不锈（如酸和其他化学腐蚀介质），能抵抗腐蚀的不锈钢称为耐蚀钢。普通不锈钢不一定能耐腐蚀，但耐蚀钢肯定能抵抗侵蚀而不生锈。钢不一定能耐腐蚀，但耐蚀钢肯定能抵抗侵蚀而不生锈。n不锈钢不仅具有很好的化学稳定性，还具有足够的强度和塑性，并且在不锈钢不仅具有很好的化学稳定性，还具有足够的强度和塑性，并且在高温和低温环境中也具有稳定的力学性能。某些牌号的不锈钢可以作为耐热高温和低温环境中也具有稳定的力学性能。某些牌号的不锈钢可以作为耐热钢或低温钢使用，在使用过程中还能保持优良的耐蚀性。钢或低温钢使用，在使用过程中还能保持优良的耐蚀性。n由于不锈钢的特性，其可用于耐酸、耐碱、耐高压的压力容器装置中，由于不锈钢的特性，其可用于耐酸、耐碱、耐高压的压力容器装置中，故不锈钢被广泛地用于化工、食品、医药、石油化工等行业，以及电力、船故不锈钢被广泛地用于化工、食品、医药、石油化工等行业，以及电力、船舶等行业。舶等行业。n任务一、不锈钢的分类任务一、不锈钢的分类n不锈钢的分类方法很多，主要有以下几种。不锈钢的分类方法很多，主要有以下几种。n1、按化学成分分类、按化学成分分类n可分为铬不锈钢、铬镍不锈钢和铬锰氮不锈钢。可分为铬不锈钢、铬镍不锈钢和铬锰氮不锈钢。n2、按性能分类、按性能分类n可分为耐酸不锈钢和耐热不锈钢。可分为耐酸不锈钢和耐热不锈钢。n3、按金属组织分类、按金属组织分类n可分为铁素体（可分为铁素体（F）型不锈钢、马氏体型（）型不锈钢、马氏体型（M）不锈钢、奥氏体（）不锈钢、奥氏体（A）型不锈钢、）型不锈钢、奥氏体奥氏体马氏体（马氏体（AM）双相不锈钢、奥氏体）双相不锈钢、奥氏体铁素体（铁素体（AF）双相不锈钢、沉）双相不锈钢、沉淀硬化（淀硬化（PH）型不锈钢。）型不锈钢。n铁素体型不锈钢铁素体型不锈钢n这类不锈钢的室温组织是铁素体，含碳量较低（这类不锈钢的室温组织是铁素体，含碳量较低（68）。焊缝由于）。焊缝由于相的析出导致冲击韧性急剧下降的现象就称为相的析出导致冲击韧性急剧下降的现象就称为相脆化。相脆化。n相的形成与物理、冶金因素有关。一般认为，相的形成与物理、冶金因素有关。一般认为，相主要由铁素体转变形成，必须把铁相主要由铁素体转变形成，必须把铁素体控制在素体控制在5以内，并严格控制以内，并严格控制Cr、Mo、Ti等元素的含量。等元素的含量。n析出析出相的敏感温度区与钢号有关。相的敏感温度区与钢号有关。n在腐蚀介质环境中长期使用的耐酸不锈钢焊接结构，对在腐蚀介质环境中长期使用的耐酸不锈钢焊接结构，对相没有严格控制。在相没有严格控制。在600850高温条件下持续服役的耐热不锈钢焊接结构，高温条件下持续服役的耐热不锈钢焊接结构，相脆化就是非常关键的问相脆化就是非常关键的问题，要对耐热不锈钢的选用、焊接方法的制定、焊接材料的确定等慎重行事，不能有题，要对耐热不锈钢的选用、焊接方法的制定、焊接材料的确定等慎重行事，不能有任何疏忽。任何疏忽。n（三）焊接接头的晶间腐蚀（三）焊接接头的晶间腐蚀n腐蚀是指金属受腐蚀介质的化学或电化学作用被腐蚀是指金属受腐蚀介质的化学或电化学作用被损坏的现象。腐蚀一般总是从金属表面开始，逐损坏的现象。腐蚀一般总是从金属表面开始，逐步深入到金属内部，最终导致存储腐蚀介质的容步深入到金属内部，最终导致存储腐蚀介质的容器或管道泄漏，发生事故。器或管道泄漏，发生事故。n晶间腐蚀是不锈钢腐蚀中最危险的一种形式。晶晶间腐蚀是不锈钢腐蚀中最危险的一种形式。晶间腐蚀是在腐蚀介质的作用下，由金属表面的晶间腐蚀是在腐蚀介质的作用下，由金属表面的晶界开始，沿晶粒边界深人到金属内部产生的一种界开始，沿晶粒边界深人到金属内部产生的一种晶粒间的腐蚀现象。晶粒间的腐蚀现象。n1、晶间腐蚀的形成机理、晶间腐蚀的形成机理n奥氏体不锈钢的形成机理是奥氏体不锈钢的形成机理是“贫铬理论贫铬理论”。不锈钢中铬的质量。不锈钢中铬的质量分数小于分数小于12时，其耐蚀性大大下降，易被腐蚀，因此人们把不时，其耐蚀性大大下降，易被腐蚀，因此人们把不锈铆铬质量分数小于锈铆铬质量分数小于12的区域称为的区域称为“贫铬区贫铬区”。产生晶间贫铬。产生晶间贫铬的原因是，当奥氏体不锈钢加热到的原因是，当奥氏体不锈钢加热到450850时，晶粒中过饱和时，晶粒中过饱和的碳原子向晶界扩散速度大于铬原子向晶界扩散的速度，先到达晶的碳原子向晶界扩散速度大于铬原子向晶界扩散的速度，先到达晶界的碳和晶界的铬会化合生界的碳和晶界的铬会化合生Cr23C6，同时铬的扩散速度慢，使晶，同时铬的扩散速度慢，使晶界铬的质量分数大大减少，形成铬的质量分数小于界铬的质量分数大大减少，形成铬的质量分数小于12的的“晶界晶界贫铬区贫铬区”。n当奥氏体不锈钢的加热温度小于当奥氏体不锈钢的加热温度小于450或快速通或快速通450850温度范围而达到高于温度范围而达到高于850的温度时，晶界反而不会形成的温度时，晶界反而不会形成“贫铬区贫铬区”。因此，。因此，450850的加热温度区被称为晶间腐蚀的的加热温度区被称为晶间腐蚀的“危险温危险温度区度区”，其中以，其中以650左右为最危险的温度。左右为最危险的温度。n2、晶间腐蚀发生的部位、晶间腐蚀发生的部位n焊接接头上凡是加热温度达到晶间腐蚀焊接接头上凡是加热温度达到晶间腐蚀“危险温度区危险温度区”的部位的部的部位的部位都可能产生晶间腐蚀。晶间腐蚀的形状像刀状深入发展，也称为位都可能产生晶间腐蚀。晶间腐蚀的形状像刀状深入发展，也称为刀状腐蚀，简称刀状腐蚀，简称“刀蚀刀蚀”。n3、防止焊接接头晶间腐蚀的措施、防止焊接接头晶间腐蚀的措施n(l）冶金措施）冶金措施nl）尽量使焊缝金属形成奥氏体铁素体的双相组织。）尽量使焊缝金属形成奥氏体铁素体的双相组织。n2）向钢中添加）向钢中添加Ti、Nb等与等与C结合能力大于结合能力大于Cr的稳定化元素。的稳定化元素。n3）采用超低碳不锈钢（）采用超低碳不锈钢（C0.03%)，最大限度降低碳在母材及焊，最大限度降低碳在母材及焊缝金属中的含量缝金属中的含量n(2）工艺措施）工艺措施nl）采取固溶处理，）采取固溶处理，n固溶处理是指将奥氏体不锈钢加热到固溶处理是指将奥氏体不锈钢加热到10501100，使碳化物溶，使碳化物溶入奥氏体中，然后急速冷却，使碳化物来不及析出，形成稳定的单相入奥氏体中，然后急速冷却，使碳化物来不及析出，形成稳定的单相奥氏体组织的工艺措施。奥氏体组织的工艺措施。n2）采取均匀化处理）采取均匀化处理n均匀化处理是指将奥氏体不锈钢加热到均匀化处理是指将奥氏体不锈钢加热到850900，保温，保温2h的处的处理工艺。来消除理工艺。来消除“贫铬区贫铬区”，从而消除晶间腐蚀。，从而消除晶间腐蚀。n（四）焊接接头的应力腐蚀（四）焊接接头的应力腐蚀n应力腐蚀是指在静拉伸应力和电化学腐蚀介质的共同作用下，因阳极应力腐蚀是指在静拉伸应力和电化学腐蚀介质的共同作用下，因阳极溶解而引起的腐蚀断裂现象。现有的不锈钢都有产生应力腐蚀的可能溶解而引起的腐蚀断裂现象。现有的不锈钢都有产生应力腐蚀的可能性。性。n由应力腐蚀产生的应力腐蚀裂纹都很细小，多数出现在容器或管道的由应力腐蚀产生的应力腐蚀裂纹都很细小，多数出现在容器或管道的内表面，不易被发现，往往容易造成没有任何征兆的突发性事故，很内表面，不易被发现，往往容易造成没有任何征兆的突发性事故，很难预防。因此，焊接奥氏体不锈钢时对于应力腐蚀的产生原因和防止难预防。因此，焊接奥氏体不锈钢时对于应力腐蚀的产生原因和防止措施就非常重要。措施就非常重要。n奥氏体不锈钢具有良好的塑性和韧性，它在均匀腐蚀介质中的适用范奥氏体不锈钢具有良好的塑性和韧性，它在均匀腐蚀介质中的适用范围很广，但对由结构中的缝隙、流动性不良等因素引起的介质浓缩部围很广，但对由结构中的缝隙、流动性不良等因素引起的介质浓缩部位就容易发生应力腐蚀断裂。对于奥氏体不锈钢的焊接结构，其应力位就容易发生应力腐蚀断裂。对于奥氏体不锈钢的焊接结构，其应力主要是焊接残余应力，因此防止应力腐蚀最有效的措施是消除焊接残主要是焊接残余应力，因此防止应力腐蚀最有效的措施是消除焊接残余应力。余应力。n在生产上消除奥氏体不锈钢焊接残余应力的措施包括：焊接工艺上采在生产上消除奥氏体不锈钢焊接残余应力的措施包括：焊接工艺上采取措施减小焊接残余应力以及焊后热处理。例如，适当减小坡口角度；取措施减小焊接残余应力以及焊后热处理。例如，适当减小坡口角度；采用小热输人和短道焊、避免十字交叉焊缝、采用小热输人和短道焊、避免十字交叉焊缝、Y形坡口改为形坡口改为X形坡口、形坡口、焊后适当锤击等。焊后适当锤击等。n任务二、奥氏体不锈钢焊接工艺要点任务二、奥氏体不锈钢焊接工艺要点n奥氏体不锈钢最重要的性能是耐腐蚀性。因此，焊接奥氏体不锈钢的奥氏体不锈钢最重要的性能是耐腐蚀性。因此，焊接奥氏体不锈钢的工艺要点是采取工艺措施避免晶间腐蚀和应力腐蚀。工艺要点是采取工艺措施避免晶间腐蚀和应力腐蚀。nl）选用合适的焊接方法，尽量缩短焊接接头在敏化温度区的停留时间。）选用合适的焊接方法，尽量缩短焊接接头在敏化温度区的停留时间。n2）在保证焊缝质量的前提下尽量采用小热输入，既可减少焊接接头）在保证焊缝质量的前提下尽量采用小热输入，既可减少焊接接头在敏化温度区的停留时间，又可减小焊接应力和变形，有利于防止产在敏化温度区的停留时间，又可减小焊接应力和变形，有利于防止产生晶间和应力腐蚀及热裂纹。生晶间和应力腐蚀及热裂纹。n3）焊前清理）焊前清理n4）不要在坡口外引弧，以避免损伤不锈钢表面，降低抗腐蚀性。）不要在坡口外引弧，以避免损伤不锈钢表面，降低抗腐蚀性。n5）熄弧时注意填满弧坑，防止产生弧坑热裂纹）熄弧时注意填满弧坑，防止产生弧坑热裂纹。n6）采取措施强制焊接区快速冷却）采取措施强制焊接区快速冷却n7）对于小直径厚壁不锈钢管的焊接，可用氩弧焊进行打底焊）对于小直径厚壁不锈钢管的焊接，可用氩弧焊进行打底焊n8）奥氏体不锈钢焊接时，不能采取预热措施，以防止焊后冷却速度）奥氏体不锈钢焊接时，不能采取预热措施，以防止焊后冷却速度降低，增加焊缝在敏感温度区的停留时间。降低，增加焊缝在敏感温度区的停留时间。n任务三、奥氏体不锈钢焊接方法及工艺要点任务三、奥氏体不锈钢焊接方法及工艺要点n奥氏体不锈钢焊接性良好，可焊的方法有很多，奥氏体不锈钢焊接性良好，可焊的方法有很多，如焊条电弧焊、钨极氩弧焊、埋弧焊、熔化极氩如焊条电弧焊、钨极氩弧焊、埋弧焊、熔化极氩弧焊和等离子弧焊等。电渣焊具有高温停留时间弧焊和等离子弧焊等。电渣焊具有高温停留时间长、冷却速度慢等特点，使焊接接头抗晶间腐蚀长、冷却速度慢等特点，使焊接接头抗晶间腐蚀能力下降，容易产生严重的熔合线附近刀状腐蚀；能力下降，容易产生严重的熔合线附近刀状腐蚀；而而CO2气体保护焊的氧化性气氛可使合金元素烧气体保护焊的氧化性气氛可使合金元素烧损严重。因此，电渣焊和损严重。因此，电渣焊和CO2气体保护焊目前还气体保护焊目前还没有用于焊接奥氏体不锈钢。没有用于焊接奥氏体不锈钢。n（一）焊条电弧焊（一）焊条电弧焊n1、焊条的选用、焊条的选用n选用奥氏体不锈钢焊条应遵循选用奥氏体不锈钢焊条应遵循“等性能等性能”原则，即根据焊件的化原则，即根据焊件的化学成分，选用与焊件化学成分相同的奥氏体不锈钢焊条，焊条的学成分，选用与焊件化学成分相同的奥氏体不锈钢焊条，焊条的含碳量不得高于焊件、含铬镍量不得低于焊件，以保证焊缝金属含碳量不得高于焊件、含铬镍量不得低于焊件，以保证焊缝金属的耐蚀性能不低于母材金属。的耐蚀性能不低于母材金属。n2、焊接工艺、焊接工艺n(l）工艺要点）工艺要点n一般工艺要点前面已叙述，对于焊条电弧焊，需要再补充几点。一般工艺要点前面已叙述，对于焊条电弧焊，需要再补充几点。nl）焊接电流要比同直径的碳钢焊条小）焊接电流要比同直径的碳钢焊条小2030%n2）多层多道焊时，要控制好层间温度，一般冷却到）多层多道焊时，要控制好层间温度，一般冷却到60（手能（手能触摸）左右时再焊下一道（层）焊缝。触摸）左右时再焊下一道（层）焊缝。n3）定位焊时要选用与正式焊接相同牌号的焊条，焊条直径要小。）定位焊时要选用与正式焊接相同牌号的焊条，焊条直径要小。定位焊的高度不超过定位焊的高度不超过2mm。n(2）焊接参数）焊接参数见有关资料见有关资料n(二二)钨极氩弧焊钨极氩弧焊n钨极氩弧焊热输入小，热量集中，氩气流同时又有冷却作用，因钨极氩弧焊热输入小，热量集中，氩气流同时又有冷却作用，因此有利于减小奥氏体不锈钢焊接接头的变形和提高接头的抗晶间腐蚀此有利于减小奥氏体不锈钢焊接接头的变形和提高接头的抗晶间腐蚀性能。钨极氩弧焊是奥氏体不锈钢常用的焊接方法，适用于焊接厚度性能。钨极氩弧焊是奥氏体不锈钢常用的焊接方法，适用于焊接厚度不超过不超过8mm的板结构，特别是厚度小于的板结构，特别是厚度小于3mm的薄板，以及直径小的薄板，以及直径小于于60mm的管子和厚件单面焊的打底焊。的管子和厚件单面焊的打底焊。n奥氏体不锈钢钨极氩弧焊焊接工艺要点如下。奥氏体不锈钢钨极氩弧焊焊接工艺要点如下。n1、焊件和焊丝的清理、焊件和焊丝的清理n按规定对焊件和焊丝进行严格的清理。按规定对焊件和焊丝进行严格的清理。n2、焊接材料的选择、焊接材料的选择n奥氏体不锈钢钨极氩弧焊一般选用与焊件成分相同的焊丝，也可从焊奥氏体不锈钢钨极氩弧焊一般选用与焊件成分相同的焊丝，也可从焊件下剪下板条作为焊丝。钨极氩弧焊时，采用的氩气纯度一般不小于件下剪下板条作为焊丝。钨极氩弧焊时，采用的氩气纯度一般不小于99.9%；钨极采用铈钨极。；钨极采用铈钨极。n3、焊接参数的选择、焊接参数的选择n依据焊件厚度和接头形式来定依据焊件厚度和接头形式来定n（三）熔化极氩弧焊（三）熔化极氩弧焊n钨极氩弧焊（钨极氩弧焊（MIG）因受到钨极许用电流的限制，焊接电流不能）因受到钨极许用电流的限制，焊接电流不能过大，当焊件厚度超过过大，当焊件厚度超过4mm时就需要开坡口。因此，钨极氩弧焊焊时就需要开坡口。因此，钨极氩弧焊焊接中厚板时的焊接生产率低、焊接变形大，且影响焊接接头的耐蚀性。接中厚板时的焊接生产率低、焊接变形大，且影响焊接接头的耐蚀性。n熔化极氩弧焊采用熔化电极，不受许用电流的限制，适用于中厚板的熔化极氩弧焊采用熔化电极，不受许用电流的限制，适用于中厚板的焊接。采用熔化极氩弧焊焊接奥氏体不锈钢的熔滴过渡形式主要有滴焊接。采用熔化极氩弧焊焊接奥氏体不锈钢的熔滴过渡形式主要有滴状过渡、短路过渡和喷射过渡状过渡、短路过渡和喷射过渡3种。其中，滴状过渡的熔滴大于焊丝种。其中，滴状过渡的熔滴大于焊丝直径，飞溅大，焊接过程不稳定，在生产中很少采用；短路过渡时电直径，飞溅大，焊接过程不稳定，在生产中很少采用；短路过渡时电弧电压低，电弧热量小，适用于薄板焊接（弧电压低，电弧热量小，适用于薄板焊接（1.62.0mm);生成中生成中应用最多的是喷射过渡。应用最多的是喷射过渡。n（四）埋弧焊（四）埋弧焊n埋弧焊适用于焊接中厚板的奥氏体不锈钢、有规则的长直缝和直径较埋弧焊适用于焊接中厚板的奥氏体不锈钢、有规则的长直缝和直径较大的环缝，焊接位置只限于平焊。双面焊时，焊缝的清理工作要仔细大的环缝，焊接位置只限于平焊。双面焊时，焊缝的清理工作要仔细进行。进行。n（五）等离子弧焊（五）等离子弧焊n等离子弧焊目前已经用于奥氏体不锈钢的焊接。对于材料厚度小于等离子弧焊目前已经用于奥氏体不锈钢的焊接。对于材料厚度小于10mm的奥氏体不锈的奥氏体不锈,采用大电流等离子弧焊可不开坡口单面焊一次采用大电流等离子弧焊可不开坡口单面焊一次完成。等离子弧焊尤其适用于不锈钢钢管的焊接，其中对接接头的装完成。等离子弧焊尤其适用于不锈钢钢管的焊接，其中对接接头的装配间隙和错边量不得大于配间隙和错边量不得大于0.5mm。对于厚度在。对于厚度在0.5mm以下的薄件，以下的薄件，微束等离子弧焊特别适用。微束等离子弧焊特别适用。n奥氏体不锈钢焊接实例包括以下三方面内容奥氏体不锈钢焊接实例包括以下三方面内容n焊件准备焊件准备焊接工艺焊接工艺焊后检验焊后检验n单元四单元四铸铁件的焊补铸铁件的焊补n铸铁是含碳量大于铸铁是含碳量大于2.11的铁碳合金。与碳钢相比，铸的铁碳合金。与碳钢相比，铸铁的力学性能较差，但铸铁却有其许多优良的性能，如成铁的力学性能较差，但铸铁却有其许多优良的性能，如成本低、良好的铸造性、耐磨性、减振性和切削加工性等，本低、良好的铸造性、耐磨性、减振性和切削加工性等，因此在工业上得到了广泛的应用。铸铁常用于机床床身、因此在工业上得到了广泛的应用。铸铁常用于机床床身、内燃机的缸体和缸盖、水轮机壳体和叶片、齿轮箱壳体等内燃机的缸体和缸盖、水轮机壳体和叶片、齿轮箱壳体等的制造。的制造。n铸件在铸造过程中，容易产生砂眼、缩孔、裂纹等铸造缺铸件在铸造过程中，容易产生砂眼、缩孔、裂纹等铸造缺陷，在使用过程中也常常会出现裂纹等问题。因此，铸铁陷，在使用过程中也常常会出现裂纹等问题。因此，铸铁件的焊补在实际生产中成为普遍而主要的工作。由于具有件的焊补在实际生产中成为普遍而主要的工作。由于具有良好的铸造性，几乎任何形状复杂的铸铁件都可一次铸造良好的铸造性，几乎任何形状复杂的铸铁件都可一次铸造成形，所以铸铁的焊接应用极少。成形，所以铸铁的焊接应用极少。单元四单元四 铸铁件的焊补铸铁件的焊补项目一项目一 铸铁概述铸铁概述按碳在铸铁中存在形式分为铸铁是含碳量大于铸铁是含碳量大于2%的铁碳合金。的铁碳合金。工业铸铁还含有工业铸铁还含有一定量的一定量的Mn、Si及及S、P白口铸铁白口铸铁灰铸铁灰铸铁麻口铸铁麻口铸铁以渗碳体存在，以渗碳体存在，断口亮白色断口亮白色以游离状态的片以游离状态的片状石墨存在，状石墨存在，断口暗灰色断口暗灰色以渗碳体和以渗碳体和游离状态的游离状态的片状石墨存在，片状石墨存在，按按石墨石墨在铸铁中存在在铸铁中存在形态形态分为分为普通灰铸铁普通灰铸铁球墨铸铁球墨铸铁蠕墨铸铁蠕墨铸铁可锻铸铁可锻铸铁粗片状存在，浇铸时加硅铁或粗片状存在，浇铸时加硅铁或硅钙，可使粗片石墨细化。硅钙，可使粗片石墨细化。球状存在，浇铸时加纯镁或稀球状存在，浇铸时加纯镁或稀土镁合金，可阻止片状析出，土镁合金，可阻止片状析出，促进球状石墨生成。促进球状石墨生成。蠕虫状存在，浇铸时加稀土硅蠕虫状存在，浇铸时加稀土硅铁、稀土镁钛，可使石墨铁、稀土镁钛，可使石墨呈蠕虫状。呈蠕虫状。团絮状存在，白口铸铁经长时团絮状存在，白口铸铁经长时间石墨化退火而使渗碳体分解间石墨化退火而使渗碳体分解形成团絮状分布于基体中形成团絮状分布于基体中任务一、铸铁的种类、组织、性能和用途任务一、铸铁的种类、组织、性能和用途铸铁的基本组织和性能白口铸铁结晶和固态转变时白口铸铁结晶和固态转变时,渗碳体在三个阶段内形成：渗碳体在三个阶段内形成：由液态金属中直接形成的一次渗碳体或共晶体中的渗碳由液态金属中直接形成的一次渗碳体或共晶体中的渗碳体；由奥氏体中析出的二次渗碳体；共析转变时，共析体；由奥氏体中析出的二次渗碳体；共析转变时，共析体中的渗碳体。体中的渗碳体。铸铁的石墨化转变也是在上述三个阶段内进行的铸铁的石墨化转变也是在上述三个阶段内进行的.具备石具备石墨化条件时墨化条件时,渗碳体将由石墨代替。对于灰铸铁可产生渗碳体将由石墨代替。对于灰铸铁可产生不同的基体组织。不同的基体组织。当共晶成分的液态铸铁自高温缓慢冷却时，在共晶温度将当共晶成分的液态铸铁自高温缓慢冷却时，在共晶温度将析出奥氏体和石墨共晶，继续冷却由奥氏体中又析出石析出奥氏体和石墨共晶，继续冷却由奥氏体中又析出石墨，至共析温度时发生奥氏体分解为铁素体和石墨的共墨，至共析温度时发生奥氏体分解为铁素体和石墨的共析转变，结果得到析转变，结果得到铁素体基灰铸铁。铁素体基灰铸铁。如果在共析转变阶段冷却速度较快，会发生珠光体转变，如果在共析转变阶段冷却速度较快，会发生珠光体转变，形成形成珠光体为基体的灰铸铁。珠光体为基体的灰铸铁。若在共析转变阶段冷却速度介于以上两种情况之间，由于若在共析转变阶段冷却速度介于以上两种情况之间，由于石墨化过程只能部分进行，最后形成以石墨化过程只能部分进行，最后形成以铁素体加珠光体铁素体加珠光体为基体的灰铸铁。为基体的灰铸铁。铸铁的基本组织和性能灰铸铁几乎没有塑性及韧性，伸长率0.5%,冲击韧性0.8%J/2。抗拉强度和硬度是由基体组织及石墨的形态,大小和数量决定的。改变基体中的铁素体和珠光体的相对含量，可得到不同抗拉强度及硬度。石墨呈细片状比粗片状的抗拉强度高。铁素体基灰铁(HT100)的强度和硬度最低，手轮、支架等低负荷；铁素体-珠光体基灰铸铁(HT150)齿轮箱工作台等中负荷;珠光体基灰铁(HT200HT250)的强度和硬度最高，齿轮等大负荷；孕育铸铁(HT300HT350)凸轮卡盘等高负荷。“HT”表示灰铸铁,300100250表示抗拉强度(MPa)。球墨铸铁具有优良的力学性能，制造负荷较大、受力复杂的曲轴、凸轮轴、蜗轮蜗杆。QT450-10(基体为铁素体)，QT500-7(基体为铁素体+珠光体),QT600-3(基体为珠光体+铁素体)，QT700-2(基体为珠光体).“QT”表示球墨铸铁,600表示抗拉强度(MPa),1032表示伸长率(%)。灰铸铁的组织铁素体基体灰铸铁的组织铁素体+珠光体基体灰铸铁的组织珠光体基体任务二、化学成分和冷却速度对铸铁石墨化的影响任务二、化学成分和冷却速度对铸铁石墨化的影响按照按照FeG相图，可将相图，可将铸铁的石墨化过程分为铸铁的石墨化过程分为三个阶段：三个阶段：第一阶段石墨化： 铸铁液体结晶出一次石墨（过共晶铸铁）和在1154通过共晶反应形成共晶石墨。 第二阶段石墨化 ：在1154738温度范围内奥氏体沿ES线析出二次石墨。 第三阶段石墨化 ：在738通过共析反应析出共析石墨。 压共晶铸铁压共晶铸铁共共晶晶铸铸铁铁奥氏体冷奥氏体冷却析却析出二次石墨出二次石墨形成共晶石墨形成共晶石墨共析转变共析转变析出石墨析出石墨第一阶段高温进行反应充分第一阶段高温进行反应充分,若第二三阶段也能反应充分若第二三阶段也能反应充分,最后得到铁素体基体最后得到铁素体基体+石墨石墨;第三阶段部分反应第三阶段部分反应,得到得到铁素体铁素体+珠光体基体珠光体基体+石墨石墨;第三阶段完全被抑制第三阶段完全被抑制,得到得到珠光体基体珠光体基体+石墨石墨;冷速过快三个阶段全被抑制冷速过快三个阶段全被抑制,得到白口铸铁得到白口铸铁.过共晶铸铁过共晶铸铁析出析出一次石墨一次石墨任务二、化学成分和冷却速度对铸铁石墨化的影响任务二、化学成分和冷却速度对铸铁石墨化的影响铸铁中碳以石墨形式析出的过程称为石墨化。铸铁铸铁中碳以石墨形式析出的过程称为石墨化。铸铁的组织主要取决于石墨化的完全程度，要获得所的组织主要取决于石墨化的完全程度，要获得所需要的组织，主要应控制铸铁石墨化的过程。实需要的组织，主要应控制铸铁石墨化的过程。实践证明，影响铸铁石墨化的因素主要是冷却速度践证明，影响铸铁石墨化的因素主要是冷却速度和化学成分。所以铸铁焊补的核心问题就是保证和化学成分。所以铸铁焊补的核心问题就是保证碳以石墨形式析出，避免白口组织的产生。碳以石墨形式析出，避免白口组织的产生。冷却速度是铸铁石墨化的外因，化学成分是铸铁石墨化的内因。缓慢冷却适当增加碳硅含量是石墨析出的关键。影响石墨化的因素-冷却速度60070080090010001100120013001500140016006.712345611531147738727Fe红线为红线为F F-（石墨）状态图，当冷却速度非常缓慢时，按红线转变（石墨）状态图，当冷却速度非常缓慢时，按红线转变,即可从液相中或固相中析出石墨来；即可从液相中或固相中析出石墨来；蓝线为蓝线为F F-F F3状态图，当快速冷却时，按蓝线转变状态图，当快速冷却时，按蓝线转变,即可从液相中或固相中直接析出渗碳体来。即可从液相中或固相中直接析出渗碳体来。液态金属液态金属 奥氏体奥氏体+石墨石墨液态金属液态金属 奥氏体奥氏体+渗碳体渗碳体奥氏体奥氏体 铁素体铁素体+石墨石墨奥氏体奥氏体 铁素体铁素体+渗碳体渗碳体铁水冷凝时，在铁水冷凝时，在1153停停留时间越长，生成石墨的留时间越长，生成石墨的可能越大。可能越大。固态金属继续冷却，在固态金属继续冷却，在738 以以上停留时间越长，生成二次石上停留时间越长，生成二次石墨的可能越大。墨的可能越大。影响石墨化的因素化学成分铸铁中除碳、硅外，还含有一定量的锰、磷、硫等元素。由于合金化目的及原生铁的成分不同，还可能含有钛、铬、钼、镍、钒等。 促进石墨化元素 0 阻碍石墨化元素 Al C Si Ti Ni Cu P Zr Nb W Mn Mo S Cr V Fe Mg Ce BC和Si对铸铁的石墨化起决定作用,他们是强烈的促进石墨化元素。C含量的增加，铁水中碳的成分增加，有利于石墨晶核的形成。Si和铁的结合力很强，削弱了碳和铁的结合力，增强了铁水与固态铸铁中碳原子的扩散能力，使之成为游离碳，也促进了石墨化。注意：碳含量过高，会使石墨粗化，基体中铁素体增加，力学性能 下降；当硅含量大于7%时，会产生硬脆的硅化铁。因此铸铁补焊焊缝中的碳、硅含量不能过高，应控制在一定范围内。Mn在铸铁中是阻碍石墨化元素，它会阻碍渗碳体的分解，减少石墨的数量。但是，锰能强化铸铁的基体，且有脱硫作用，可减少硫在铸铁中的危害。故在铸铁中要一定的锰含量，为硫含量的57倍。S强烈阻碍石墨化过程，增大白口倾向，形成FeS低熔点共晶，产生热裂纹，影响铁水流动性，增大铸铁收缩率。危害最大。P在铸铁中虽可促进石墨化，改善铁水的流动性，但是，由磷形成的三元磷共晶体组织熔点低、裂纹倾向大。影响石墨化的因素冷却速度和化学成分铸件壁厚/mm铸件壁厚(冷却速度）和化学成分对铸铁组织的影响碳硅当量102030405060704.06.05.07.0F+GP+GP+F+GFeFe3 3C CFeFe3 3C+PC+P项目二项目二 铸铁件的补焊铸铁件的补焊n任务一、铸铁的焊接材料任务一、铸铁的焊接材料n（一）铸铁焊条（一）铸铁焊条n1、铸铁焊条的种类及型号、铸铁焊条的种类及型号n加入加入铸铁焊条铸铁焊条表格表格n2、铸铁焊条型号与牌号的关系、铸铁焊条型号与牌号的关系n常用铸铁焊条型号与牌号的对应关系？表常用铸铁焊条型号与牌号的对应关系？表格格n3、铸铁焊条的选用、铸铁焊条的选用n（二）铸铁焊丝（二）铸铁焊丝n1、铸铁焊丝的型号与牌号、铸铁焊丝的型号与牌号n铸铁焊丝型号中的字母铸铁焊丝型号中的字母“R”表示填充焊丝；表示填充焊丝；“Z”表示用于铸铁焊接；表示用于铸铁焊接；在在“RZ”字母后用焊丝主要化学元素符号或金属类型代号表示，再细字母后用焊丝主要化学元素符号或金属类型代号表示，再细分时用数字表示。灰铸铁焊丝型号有分时用数字表示。灰铸铁焊丝型号有“RZC一一l”和和“RZC一一2”两种；合两种；合金铸铁焊丝型号为金铸铁焊丝型号为“RZCH”；球墨铸铁焊丝型号有；球墨铸铁焊丝型号有“RZCQ一一1”和和“RZCQ一一2”两种。其中，两种。其中，“C”表示熔敷金属为铸铁；表示熔敷金属为铸铁；“CH”表示合表示合金铸铁；金铸铁；“CQ”表示球墨铸铁。表示球墨铸铁。n铸铁焊丝的牌号铸铁焊丝的牌号铸铁焊丝的牌号有铸铁焊丝的牌号有“HS401”和和“HS402”两种。两种。n2、铸铁焊丝的性能和选用、铸铁焊丝的性能和选用RZC型焊丝型焊丝是由含石墨化元素较多的灰铸铁浇铸而成的，适用于中是由含石墨化元素较多的灰铸铁浇铸而成的，适用于中小型薄壁件铸铁气焊配合小型薄壁件铸铁气焊配合CJ201使用。焊接时可用热焊或不预热焊。使用。焊接时可用热焊或不预热焊。n(2)RZCQ型焊丝中所含的石墨呈球状，适用于球墨铸铁、高强度灰型焊丝中所含的石墨呈球状，适用于球墨铸铁、高强度灰铸铁及可锻铸铁的气焊。铸铁及可锻铸铁的气焊。n(3)RZCH型焊丝型焊丝中含有一定量的合金元素，焊缝金属的强度较高，中含有一定量的合金元素，焊缝金属的强度较高，适用于高强度灰铸铁及合金铸铁的气焊。适用于高强度灰铸铁及合金铸铁的气焊。任务二、铸铁的焊接性任务二、铸铁的焊接性铸铁焊补时,由于所采用的焊接材料不同,而导致焊缝金属有铸铁成分和非铸铁(钢镍镍铁镍铜铜铁等)成分.若焊缝金属为铸铁成分时,熔池冷却速度太快,渗碳体来不及析出石墨,以Fe3C 形态存在,即焊缝容易产生白口组织; 而在靠近焊缝的熔合区,若温度为11501250,石墨全部熔于奥氏体.当焊缝冷却时,奥氏体中的碳往往来不及析出石墨,仍以Fe3C形态存在而形成白口组织.焊缝金属为非铸铁成分时,常用EZNi纯镍EZNiCu镍铜焊条进行焊补.一般都采用冷焊法,在焊接过程中,熔合区的冷却速度势必很快,所以在该处也必然会出现白口组织,只不过随着所用焊条或焊接工艺不同,白口组织带的宽度有差别,其带呈连续性或间断性.目前,铸铁冷焊用的EZNi纯镍焊条引起的熔合区白口组织不很严重,但仍不能根绝,只是白口组织带很窄且为间断出现.任务二、铸铁的焊接性任务二、铸铁的焊接性1、减小焊接过程中和焊后的冷却速度，为此，采用焊前、减小焊接过程中和焊后的冷却速度，为此，采用焊前预热、焊时保温、焊后缓冷等措施预热、焊时保温、焊后缓冷等措施.当焊缝为铸铁成分时，预热当焊缝为铸铁成分时，预热600700。当焊缝为非铸铁成分时，则采用不预热的冷焊措施；当焊缝为非铸铁成分时，则采用不预热的冷焊措施；有时可略加预热有时可略加预热100200。2、利用石墨化元素，促使渗碳体分解，以减少白口组、利用石墨化元素，促使渗碳体分解，以减少白口组织；同时要限制阻碍石墨化元素含量。织；同时要限制阻碍石墨化元素含量。当焊缝为铸铁成分时，在焊接材料中增加碳、硅的含当焊缝为铸铁成分时，在焊接材料中增加碳、硅的含量量,，使之在焊缝中高于铸铁母材。，使之在焊缝中高于铸铁母材。当焊缝为非铸铁成分时，虽然焊缝本身不易有白口组当焊缝为非铸铁成分时，虽然焊缝本身不易有白口组织，但，若选用不含石墨化元素的焊条，熔合区会有织，但，若选用不含石墨化元素的焊条，熔合区会有白口组织出现。白口组织出现。任务二、铸铁的焊接性任务二、铸铁的焊接性当焊缝为铸铁型时，铸铁焊接接头的裂纹主要是冷裂纹，原因：1、灰铸铁内部分布着大量片状石墨，强度低，承受塑性变形的能力几乎等于零，容易开裂。2、在补焊过程中局部加热及冷却必然产生焊接应力，容易产生裂纹。3、焊接接头出现硬而脆的白口组织，塑性更差，也易产生裂纹。防止措施：1、焊前预热、焊接过程中保温和焊后缓冷是焊补铸铁的重要措施。2、在焊补厚度大铸件时，应采用窄坡口、坡口内栽丝或填垫板等措施，以减小焊缝体积，分散焊接应力。3、采用熔敷金属的屈服点较低的铸铁焊条（铜基铸铁焊条），有利于防止裂纹。当采用镍基焊接材料及一般常用的低碳钢焊条焊接铸件时，焊缝金属不易出现冷裂纹，而易产生热裂纹。任务三、灰铸铁件的焊补任务三、灰铸铁件的焊补1、焊接方法2、焊接材料3、焊前准备4、坡口形式、5、焊补操作要领 a、焊条电弧焊焊补灰铸铁 b、气焊焊补灰铸铁焊接方法n常用：焊条电弧焊 气焊n其次：钎焊 手工电渣焊 焊接材料常用铸铁焊条常用铸铁焊条 铸铁焊条焊条牌号焊条型号药皮类型焊芯组成焊缝金属电源种类主要用途氧化型钢芯氧化型钢芯铸铁焊条铸100EZFe-2氧化型低碳钢碳钢交直流一般灰铸铁件焊后不加工高钒钢高钒钢铸铁焊条铸116铸117EZV EZV低氢型低氢型低碳钢低碳钢高钒钢交直流直流反接强度较高的灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁石墨型钢芯石墨型钢芯铸铁焊条铸208铸238EZCEZCQ石墨型石墨型低碳钢低碳钢灰铸铁球墨铸铁交直流交直流一般灰铸铁件球墨铸铁铸铁芯铸铁芯铸铁焊条铸248EZC石墨型灰铸铁灰铸铁交直流要求焊缝组织为灰铸铁的铸件纯镍纯镍铸铁焊条铸308EZNi石墨型纯镍镍交直流重要的灰铸铁件可切削加工镍铁镍铁铸铁焊条铸408EZFe石墨型镍铁合金镍铁合金交直流球墨铸铁和灰铸铁可切削加工镍铜镍铜铸铁焊条铸508EZCu石墨型镍铜合金镍铜合金交直流灰铸铁可切削监工强度抗裂性较差铜铁铜铁铸铁焊条铸607铸612低氢型钛钙型纯铜、铜包钢芯铜基、铜铁混合直流反接交直流一般灰铸铁抗裂性好加工性差焊接材料铸铁焊丝型号铸铁焊丝型号用途用途气焊焊剂气焊焊剂RZC-1ZCH用于灰铸铁的用于灰铸铁的补焊补焊气剂气剂201RZC-2RZCHRZCQ-1用于球墨铸铁用于球墨铸铁的焊补的焊补RZCQ-2气焊焊丝和焊剂气焊焊丝和焊剂 焊前准备为保证焊补质量：首先要为保证焊补质量：首先要确定缺陷的确定缺陷的性质、位置、走向、大小。性质、位置、走向、大小。用火焰将缺陷处加热至用火焰将缺陷处加热至200300，可使不明显的缺陷清，可使不明显的缺陷清楚显现出来；楚显现出来；将渗入煤油的焊件表面檫干，涂上白垩土用小锤轻击焊件，将渗入煤油的焊件表面檫干，涂上白垩土用小锤轻击焊件，缺陷即显现出来；缺陷即显现出来；有密封要求的焊件，可用水压试验检查裂纹或泄露处。有密封要求的焊件，可用水压试验检查裂纹或泄露处。缺陷确定后：缺陷确定后：若是裂纹，应距裂纹若是裂纹，应距裂纹35处钻直径处钻直径46 的止裂孔，以的止裂孔，以防焊接时裂纹扩展。防焊接时裂纹扩展。然后用火焰（然后用火焰（100150 ）烧除缺陷附近的油污；用砂轮）烧除缺陷附近的油污；用砂轮对缺陷进行清理，直至露出金属光泽。对缺陷进行清理，直至露出金属光泽。坡口形式根据焊件的具体情况和缺陷的类型决定坡口的大小形状，通常较薄铸件的裂纹深度为铸件厚度的2/3，以开V形坡口为易，坡口角度在7080范围内，若厚度或刚度较大时，采用U形或双U形坡口。70801515152523037080708015237080152303未裂透缺陷的坡口未裂透缺陷的坡口裂透缺陷的坡口裂透缺陷的坡口焊补操作要领焊条电弧冷焊焊缝金属为非铸铁成分的电弧冷焊1、采用小规范：尽可能小电流焊接、采用小规范：尽可能小电流焊接可以减小熔深，避免母材铸铁熔入量过多，影响焊可以减小熔深，避免母材铸铁熔入量过多，影响焊缝成分，以便于焊后加工；缝成分，以便于焊后加工；可以减小母材与焊接处的温差，防止开裂；可以减小母材与焊接处的温差，防止开裂；同时减小了焊接热输入，降低焊接应力。同时减小了焊接热输入，降低焊接应力。焊补操作要领焊条电弧冷焊2、短段、断续分散焊锤击焊段：可减小热应力防止开裂。薄壁件每次焊1020，厚壁件3040 ，每焊一小段立即锤击高温有塑性的焊缝，松弛焊接应力，增加焊缝的致密性。降温到5060，再焊下一段。为避免局部过热，采取分散焊法。13724610205焊补操作要领焊条电弧冷焊3、合理安排焊接顺序：对于大厚度焊件的多层焊，、合理安排焊接顺序：对于大厚度焊件的多层焊，应在坡口面上堆焊一层，再进行填充，抗剥离性应在坡口面上堆焊一层，再进行填充，抗剥离性裂纹效果较好。裂纹效果较好。焊补操作要领焊条电弧冷焊4、栽丝焊：为防止剥离性裂纹出现，可在坡口内、栽丝焊：为防止剥离性裂纹出现，可在坡口内钻孔攻丝，拧入螺丝，先围绕螺丝焊接，再焊接钻孔攻丝，拧入螺丝，先围绕螺丝焊接，再焊接螺丝之间，让螺丝承担大部分焊接应力。螺丝之间，让螺丝承担大部分焊接应力。钻孔攻丝钻孔攻丝拧入螺丝拧入螺丝先绕螺丝焊接先绕螺丝焊接后焊螺丝之间后焊螺丝之间焊补操作要领焊条电弧冷焊5、装加强筋焊：焊补厚大铸件，坡口深度较大，在坡口内加装低碳钢加强筋，可提高焊补接头的强度和刚性，大大减少焊缝金属，又进一步减少了焊接应力，更有效地防止焊缝剥离，提高焊补效率。焊补操作要领焊条电弧热焊焊缝金属为铸铁成分的电弧热焊工艺1、一般情况下需要加热到400（半热焊），或预热到600700 （热焊），焊后缓冷。2、采用大规范，粗焊条，大电流，长电弧，连续焊，以提高焊接热输入，减缓焊接接头的冷却速度，促使药皮中大量高熔点石墨化元素充分熔化和反应，有助于消除或减少热影响区出现马氏体组织。焊补操作要领焊条电弧热焊3、当焊补缺陷面积小于82、深度小于7时，因熔池体积小，焊缝热量少，冷却速度过快，会出现白口组织。如果情况允许，可把缺陷处补焊的面积适当扩大。为了防止焊接时铁水流散，可在坡口周围用黄泥或耐火泥等材料筑提。如果缺陷在铸件边缘，可以进行造型。4、由于焊缝金属为铸铁，塑性很差，锤击焊缝以消除应力没有多大效果，所以一般不采用锤击法。24686824焊补操作要领气焊焊补灰铸铁氧-乙炔火焰温度3100，比电弧温度低的多，且热量不集中，仅适用于薄铸铁的焊补。焊件加热到焊补温度需要时间长，加热面积也大，相当于焊前的局部预热，所以有利于石墨的析出，焊缝容易得到灰铸铁组织。同时，热影响区也不容易产生白口及脆硬组织。采用RZC型气焊焊丝，其碳硅含量高于灰口铸铁，有利于焊缝金属的石墨化。 操作中 ，要运用热胀冷缩的规律，使焊补区能自由的收缩，从而减少焊接应力，避免热应力裂纹。焊接时可用“加热减应区”法，防止裂纹产生。气焊焊补灰铸铁选择减应区的原则是1、减应区选在阻碍焊缝热胀冷缩的部位。2、减应区本身与其他部位 连接较少，比较强固， 且使焊前减应区的加热 焊口扩张，焊后减应区 的收缩能与焊接区一起 收缩。3、减应区根据需要可选定 一处或几处。减应区减应区 裂纹裂纹 气焊焊补灰铸铁工艺1、选用弱碳化焰，大号焊炬和大号焊嘴，加大火焰能率，以消除气孔、夹渣、未焊透、白口等缺陷。焊接结束时，用碳化焰使焊接区缓冷，以减少碳和硅的烧损，防止白口硬化。2、开焊时，火焰在焊补处周围作往复加热，待焊处溶化时加入焊丝，以保证母材与填充金属良好熔合。焊补中火焰始终盖住熔池，保持焰心距熔池1520，火焰作锯齿或圆圈摆动，焊丝要适当搅拌熔池。加入焊剂可使熔池内白亮点高熔点SiO2变为熔渣，并用火焰吹力及焊丝的搅拌将其排除到熔池表面，并用焊丝将氧化物等杂质拨出熔池。3、焊补结束，要对焊缝进行重复加热溶平整形，刮去表面氧化物及多余部分，使焊缝更加致密，有效地排除气孔、夹渣、疏松等缺陷，减少加工量，也使焊缝更加美观。4、焊后缓冷是铸件焊补的必要工艺措施。焊后将焊件放在600电炉内随炉冷却，也可用碳化火焰大范围反复加热焊补区周围，并逐步抬高火焰，经过十几分钟后停止加热，之后将焊件盖上耐火保温材料，再用火眼补充加热少时即可。任务四、球墨铸铁件的焊补任务四、球墨铸铁件的焊补1、球墨铸铁的焊接性球铁本身强度和塑性好，焊接时，除了保证不产生缺陷外，还要从等强度来考虑，使焊缝有较好的强度和塑性。球铁常用镁作为球化剂，但镁是阻碍石墨化的元素，所以焊接时白口现象比较严重，这是矛盾因素，也是焊接球墨铸铁的主要困难之一。焊接中，当热影响区温度超过723至液相线的部位，如果冷却速度太快，其中的奥氏体会转变成马氏体，形成淬火组织，其硬度高达620700HBS，使焊后机械加工发生困难。总之，球墨铸铁的焊接比灰口铸铁的焊接要求高，焊接难度大。但是由于球墨铸铁本身的强度和塑性好，焊接时不易产生裂纹，这对于球墨铸铁的焊接是十分有利的。六、球墨铸铁的焊接工艺2、球墨铸铁的焊条电弧热焊采用钢芯球墨铸铁焊条EZCQ（铸238），低碳钢焊芯，药皮中含石墨和球化剂，选用直流或交流电源。对于较小的球墨铸铁焊补，焊前应预热500左右；对于大件预热温度应提高到700 左右，焊后保温缓冷。为了改善加工性能，可进行正火处理或退火处理。正火：将焊件加热至900920 ，保温2.5小时，随炉 冷却至730750 ，保温2小时，再取出空冷。焊 缝组织性能与母材相近。退火：将焊件加热到900920 ，保温2.5小时，炉冷 到100 以下出炉。六、球墨铸铁的焊接工艺3、球墨铸铁的焊条电弧冷焊 采用镍铁焊条EZNiFe e(铸408)交直流或高钒钢铸铁焊焊条EZV(铸117)直流反接。 对于小件焊前可不预热，当气温较低或焊件较大时，焊前需要预热至100200。 焊接电流应适当小一些，3.2的焊条可用90100A的电流，焊前应将焊条在120150 烘干2小时。 采用镍铁铸铁焊条只能焊补要求不高的球墨铸铁件或不重要的部位，但是焊后接头的加工性能比采用高钒钢铸铁焊条好一些，焊后不必进行退火处理，焊缝抗拉强度可达400MPa，基本能满足要求。六、球墨铸铁的焊接工艺4、操作要领a、要严格清理缺陷，去除油污。根据缺陷的情况确定坡 口形式。 b、对于刚度较大焊件，焊前应预热至200400。 c、若焊补缺陷面积较小，可把缺陷处补焊的面积适当 扩大。避免焊补时由于熔池体积小，焊缝热量少， 冷却速度快，而出现白口组织。 d、采用大的焊接电流、连续焊接工艺，当缺陷长而不 时，采取逐段多层连续焊，当缺陷较宽时，采取分 段、分层的焊补方式。保证焊补区有较大的热输入 量，减少白口现象，提高塑性，防止产生裂纹。 e、采用中弧焊接，弧长47之间，过长的电弧会对有 益元素过分少损，影响球化。七、焊补实例-1电弧半热焊法焊补拖拉机横梁 按断裂口将其对好，两端定位焊，然后用砂轮开U形坡口，留2钝边，保证焊透。将焊缝放在平位，预热断裂处400，选用4铸208焊条，趁热迅速焊补。采用170200A大电流，使药皮充分溶化，焊缝得到较大的热量，减缓冷却速度，防止白口产生。采用长弧连续焊接两层，中间不能停焊清渣，焊完一面后迅速翻转焊接另一面，连续焊补三层，此时焊补区已呈红热状态，再翻过来迅速焊接，焊至两面焊缝均高出焊件表面 为止。断裂断裂七、焊补实例-2电弧热焊法焊补冲床床身 用放大镜找裂纹，助以火焰加热200300，裂纹明显露出，在裂纹末端钻6止裂孔，并开U形坡口。 将床身缓慢加热600 （褐红色）。可砖垒加热炉。 选用6 铸248焊条，焊接电流300330A，用长弧连续焊接，一次成形。 焊补过程中，温度不能低于400 ，采用直线运条法，焊条不做摆动，焊接速度适当，防止液态金属流失。一层焊完后，连续焊补其余各层，全部焊满后，再将床身整体加热到650 ，将焊补处用石棉板盖好，随炉冷却。裂纹裂纹单元五单元五 有色金属的焊接有色金属的焊接n项目一项目一铝及铝合金的焊接铝及铝合金的焊接n任务一、铝及铝合金概述任务一、铝及铝合金概述n铝是银白色的轻金属，密度小（铝是银白色的轻金属，密度小（2.7g/cm3）、熔点低（）、熔点低（658），），具有良好的耐腐蚀性、抗氧化性、导电性和导热性。具有良好的耐腐蚀性、抗氧化性、导电性和导热性。n在纯铝中加人在纯铝中加人Mg、Mn、Si、Zn及及Cu等合金元素形成的铝合金，其等合金元素形成的铝合金，其强度较纯铝得到显著地提高。在航空、航天、化工及机械制造业等领强度较纯铝得到显著地提高。在航空、航天、化工及机械制造业等领域中，铝合金得到了广泛的应用。域中，铝合金得到了广泛的应用。n铝及铝合金的化学性质很活跃，与空气接触时，会在表面形成一层牢铝及铝合金的化学性质很活跃，与空气接触时，会在表面形成一层牢固而致密的固而致密的A12O3氧化膜（氧化膜（A12O3的熔点为的熔点为2050），起到很），起到很好的保护作用。因此，铝及铝合金在空气好的保护作用。因此，铝及铝合金在空气/氨、淡水和酸等介质中，氨、淡水和酸等介质中，有较好的耐腐蚀性。有较好的耐腐蚀性。（一）铝及铝合金的分类和特点 固溶体成分固溶体成分不随温度而变不随温度而变固溶体成分固溶体成分随温度而变随温度而变单相固溶体单相固溶体变形能力好变形能力好非非 热处理热处理 强化强化 热处理热处理强化强化变形铝合金变形铝合金(压力加工铝合金压力加工铝合金) 度度温温合金元素合金元素%L +n nm mL+ 铸造铝合金铸造铝合金 共晶体流动性好共晶体流动性好n1、工业纯铝、工业纯铝n工业纯铝的纯度（铝的质量分数）为工业纯铝的纯度（铝的质量分数）为98.899.7%，其余为少量，其余为少量杂质，如铁、硅等。纯铝的塑性很好，但强度很低。杂质，如铁、硅等。纯铝的塑性很好，但强度很低。n2、铝合金、铝合金n纯铝的强度很低，为提高铝的强度，满足不同条件下的使用要求，常纯铝的强度很低，为提高铝的强度，满足不同条件下的使用要求，常在纯铝中加人少量的合金元素，以获得不同性能的铝合金。根据化学在纯铝中加人少量的合金元素，以获得不同性能的铝合金。根据化学成分和制造的工艺特点，铝合金可分为变形铝合金和铸造铝合金两大成分和制造的工艺特点，铝合金可分为变形铝合金和铸造铝合金两大类，类，n变形铝合金根据热处理的特点，又可分为热处理强化铝合金和非热处变形铝合金根据热处理的特点，又可分为热处理强化铝合金和非热处理强化铝合金。理强化铝合金。n铸造铝合金按所含主要合金元素的不同，可分为铝硅合金、铝铜合金、铸造铝合金按所含主要合金元素的不同，可分为铝硅合金、铝铜合金、铝镁合金和铝锌合金等。铝镁合金和铝锌合金等。新国家标准（GB/T319096）将纯铝和变形铝合金按主要合金元素分为8个系列1XXX系（工业纯铝） 例：1070A、1060（L2）、1A90（LG2）2XXX系（铝铜） 例： 2014、2A20（LY20）3XXX系（铝锰） 例： 3003、3103、3A21（LF21）4XXX系（铝硅） 例： 4A01（LT1）、4043A5XXX系（铝镁） 例： 5A05（LF5）、5B05（LF10）6XXX系（铝-镁-硅） 例： 6061（LD30）、6A02（LD2）7XXX系（铝-锌-镁-铜） 例： 7003（LC12）、70758XXX系（其它铝合金） 例： 8090、8A06（L6）铝合金按供货状态又分为软态（R，如5000R）和 硬态（Y，如5006Y）两类。铸造铝合金的牌号及代号铸造铝合金的牌号ZAl+字母+数字 （A） 合金元素名义百分含量，1%不标，1%标整数 主要合金元素符号例：ZAlSi7Mg Si含量7%，Mg含量1%，为优质合金，杂质低，性能高。 铸造铝合金的代号铸造铝合金的代号ZL+X X X 表示顺序号表示顺序号 表示合金系列（表示合金系列（1、2、3、4分别表示铝硅、铝铜、铝镁、铝锌）分别表示铝硅、铝铜、铝镁、铝锌）例：例：ZL101表示铝硅合金表示铝硅合金ZAli iMg ZL201A表示优质铝铜合金表示优质铝铜合金ZAlCuCu5Mn nA1、强的还原能力极易氧化铝和氧的亲和能力很大，易生成三氧化二铝。2、热裂纹倾向大 线膨胀系数是钢的两倍，凝固时体积收缩率达6.5%左右，因此焊接热处理强化铝合金时，往往会由于过大的内应力而在脆性温度区间内产生热裂纹。实践证明，在非热处理强化铝合金焊接中很少产生裂纹，只有杂质含量超标或刚性过大的条件下，才会产生裂纹。 减少焊接应力和调节焊丝成分等方法防止热裂纹产生。Al任务二铝及铝合金的焊接性Al熔点高熔点高2050密度大铝的密度大铝的1.4倍倍阻碍金属的良好结合阻碍金属的良好结合表面易吸附水分表面易吸附水分焊接时易形成佳渣和气孔焊接时易形成佳渣和气孔铝及铝合金的焊接性3、容易产生气孔 由于氢能大量溶解于液态铝，几乎不溶于固态铝，所以当熔池结晶时，原来溶于液态铝中的氢几乎全部析出，形成气泡，铝导热强凝固快，气泡来不及逸出，聚集在焊缝中形成气孔。 氢主要来源于焊接材料及母材表面氧化膜吸附的水分和油污，因此焊前必须严格清理，选择合理的工艺，防止气孔产生。固态铝固态铝加热加热液态铝液态铝降温降温HHHHHHH固态铝固态铝H2H2H2H2H2H2H2铝及铝合金的焊接性4、良好的导电性、导热性 导热系数是钢的4倍，比钢要消耗更多的热量，所以铝及合金的焊接必须采用能量集中、功率大的热源，必要时采取预热等工艺措施。5、高温下的强度和塑性低 焊接热处理强化铝合金时，由于焊接热量影响，铝的强度和塑性很低，出现软化现象，以至不能支撑液态金属而引起焊缝成形恶化，甚至形成塌陷烧穿，因此必要时需要采用垫板或夹具等措施、无色泽变化 从固态加热变到液态时，无明显的颜色变化，给操作带来困难。任务三铝及铝合金的焊接工艺1、焊前及焊后清理铝铝 汽油汽油 煤油煤油丙酮丙酮铝铝铝铝6%10%NaOHHNO330%铝铝铝铝铝铝除油除油冲洗冲洗碱洗碱洗纯铝纯铝20分钟分钟合金合金7分钟分钟中和中和干燥干燥冲洗冲洗 流动流动 清水清水流动流动 清水清水焊前清理的步骤焊前清理的步骤化学清洗后化学清洗后23小时内要进行焊接，不要小时内要进行焊接，不要超过超过24小时。焊丝清洗后放在小时。焊丝清洗后放在150200烘箱中，随用随取。烘箱中，随用随取。机械清理先用丙酮或汽油搽干焊件表面油污，然后用细钢丝机械清理先用丙酮或汽油搽干焊件表面油污，然后用细钢丝刷或刮刀清除表面薄膜，直至露出金属光泽。刷或刮刀清除表面薄膜，直至露出金属光泽。铝及铝合金的焊接工艺焊后清理 焊后留在焊缝及焊缝附近残存的溶剂和焊渣在空气和水分的作用下会破坏具有防腐作用的氧化薄膜，而激烈地腐蚀铝件，因此，应在焊后16小时内清理干净。方法是： 将焊件在10%的硝酸溶液中浸洗，处理温度6065，处理时间为515分钟，浸洗后再用热水洗一次，然后用热空气或在100干燥箱烘干。铝及铝合金的焊接工艺2、焊接方法的选择焊接方法工业纯铝铝锰合金铝镁合金铝铜合金适宜适宜厚度厚度说明103512008A063A215A055A065A025A032A112A12TIG很好 很好 很好 很好 不好110厚板预热常用MIG 很好 很好 很好 很好 尚好8不预热常用脉冲MIG很好 很好 很好 很好 尚好2适宜薄适宜薄板板气焊 好好很好 很好 不好210无TIG、 MIG 时用铝及铝合金的焊接工艺3、铝合金的手工钨极氩弧焊 操作灵活、电弧稳定、焊缝致密、变形小、成形美观、力学性能好、焊后不留溶剂腐蚀，受电流限制，适用薄板1）电源极性 采用交流电源。2）焊丝选择 纯铝用型号SAl-3 （牌号 HS301）SAl-1、SAl-2 。铝硅合金用型号SAlSi-1 （牌号HS311）、SAlSi-2铝锰合金用型号SAlMn（牌号HS321）。铝镁合金用型号SAlMg-5 （牌号HS331）、SAlMg-1 -2 -3。铝铜合金用型号 SAlCu SAlSi-1流动性好，焊缝有较高的抗热裂性，是一种除铝镁合金外通用焊丝，因为，焊接铝镁合金时易在焊缝中出现Mg2Si脆性化合物，所以，焊接铝镁合金时，易选用含一定量Mg的SAlMg（HS331）焊丝，可以补偿焊接时镁的烧损。铝及铝合金的焊接工艺板厚板厚接头接头形式形式根部根部间隙间隙钨极钨极直径直径焊接焊接电流电流焊丝焊丝直径直径氩气氩气流量流量喷嘴喷嘴直径直径焊接焊接层次层次12I形011.62.4451001.62.459 611123I形021.63.2801401.64.0510612134I形022.44.01102302.44.0710712145I形033.26.01603003.04.071581226Y形034.06.02202703.04.0915812.3) TIG 焊铝及铝合金的焊接参数焊铝及铝合金的焊接参数铝及铝合金的焊接工艺4)操作要领A、焊前检查 设备连接是否可靠，钨极长度35毫米，钨极端部圆锥形，电弧集中，燃烧稳定。70803515圆锥形圆锥形圆球形圆球形铝及铝合金的焊接工艺B、引弧、收弧和熄弧 高频振荡无接触引弧，为防止引弧处产生缺陷，可用引弧板引燃电弧，稳定后再引入焊接区对接铝管对接铝管焊接区焊接区引弧板引弧板焊件焊件引弧板引弧板引出板引出板引弧引弧焊接焊接收弧收弧中断或结束焊接时，要防止弧坑裂中断或结束焊接时，要防止弧坑裂纹和缩孔，利用电流衰减，加快焊纹和缩孔，利用电流衰减，加快焊速加大焊丝填充频率，填满弧坑，速加大焊丝填充频率，填满弧坑，之后，漫漫拉长电弧熄弧，或用引之后，漫漫拉长电弧熄弧，或用引出板。出板。铝及铝合金的焊接工艺C、操作 焊丝、焊枪角度如图。焊枪平稳移动，尽量采用短弧，熔池即将熔化填加焊丝，可断续送丝或推丝，断续送丝时焊丝不可移出保护区。7080填丝填丝47自熔自熔0.52 1015 接头时，在接头处引接头时，在接头处引弧，向右移动弧，向右移动510，再，再向左移动焊枪溶化接头处向左移动焊枪溶化接头处的弧坑，并填加焊丝。的弧坑，并填加焊丝。1530 单面焊时，第单面焊时，第一层必须焊透，可根一层必须焊透，可根据熔池的大小和塌陷据熔池的大小和塌陷情况来判断，与定位情况来判断，与定位焊点时，应拉长电弧焊点时，应拉长电弧增大加热面积，保证增大加热面积，保证焊透。焊透。铝及铝合金的焊接工艺4、铝合金的熔化极氩弧焊适用厚板、长缝，水平位置对接接头，T形接头。1）焊接电源 直流反接2）坡口形式 熔深比TIG大的多， 8 以下形坡口， 8 以上形坡口，钝边较大，间隙大于2 以 防烧穿，坡口角度7080。3）确定焊接参数根 据焊件厚度，坡口尺寸选择焊丝直 径，再根据熔滴过渡形式确定焊接电流、电弧电 压及其它焊接参数。 熔化极氩弧焊焊接铝合金采用喷射过渡并兼有短 路过渡的过渡形式，此时，电弧稳定，飞溅小，保护 效果好，焊缝成形美观，表面鱼鳞纹细密。铝及铝合金的焊接工艺MIG焊参数铝及铝合金手工熔化极氩弧焊的焊接参数铝及铝合金手工熔化极氩弧焊的焊接参数板厚度板厚度焊接电流焊接电流焊接速度焊接速度焊道数焊道数焊接位置焊接位置1022028038622平焊平焊1015220320305634152024034028555铝及铝合金自动熔化极氩弧焊的焊接参数铝及铝合金自动熔化极氩弧焊的焊接参数板厚度板厚度焊接电流焊接电流焊接速度焊接速度焊道数焊道数焊接位置焊接位置10150250356534立焊立焊1015180280356045横焊横焊152022030028585仰焊仰焊铝及铝合金的焊接工艺5、铝及铝合金的气焊工艺焊丝 与母材成分相近牌号或母材切条。焊剂 CJ401流动性好能溶解Al2O3防止氧化保护焊缝。 用蒸馏水调成糊状涂在焊丝及焊件表面，湖状焊 剂不能久放以免变质。预热 厚度大于5及结构复杂的焊件，为了减少焊接应 力和裂纹焊前应进行预热，一般为100，最高不 超过200300 。火焰 中性或轻微碳化焰，避免采用氧化焰或碳化焰， 以免增氢或氧化。铝及铝合金的气焊工艺操作要领一般左向焊法，大于5毫米用右向焊法。熔化时无颜色变化，用焊丝不断拨动加热金属，当感到金属表面带有粘性，并且焊丝金属与焊件金属能熔化在一起时即可进行焊接。薄板或薄管薄板或薄管1530大于大于5毫米厚度毫米厚度45 70 4550防止烧穿焊炬可防止烧穿焊炬可上下摆动。上下摆动。幅度幅度34毫米。毫米。焊丝送给要送进熔池，焊丝送给要送进熔池，要靠熔池温度熔化焊丝，要靠熔池温度熔化焊丝，而不是火焰温度熔化焊丝。而不是火焰温度熔化焊丝。右向焊法右向焊法左向焊法左向焊法1418焊接实例 硝酸罐车容积40m3,板厚16mm,采用耐蚀性良好的工业纯铝1060(L2)制造。选择熔化极氩弧焊。焊前准备 较厚板焊接宜采用大钝边V形坡口。用丙酮檫洗坡口周围20内油污、污物，然后用不锈钢刷打磨，去除氧化膜，露出金属光泽。并设置引弧板。焊接材料焊丝HS301，焊前化学清洗，存放在80 100的专用焊丝箱中，并将焊丝标注材质，存放时间小于小时，选用99.99%的纯氩气。9000.5467000.514184自动熔化极氩弧焊自动熔化极氩弧焊手工熔化极氩弧焊手工熔化极氩弧焊焊接实例焊接工艺 打底焊时,背面加垫板,防止塌陷。 背面清根，用风铲铲出圆弧槽，用化学清洗和机械清理后再焊接封底焊道。为避免弧坑裂纹，纵缝设引出板，环缝的收弧位置应重叠在引弧点上,填满弧坑。背面加垫板背面加垫板母材母材焊缝焊缝铲出圆弧槽铲出圆弧槽141645焊接实例层次坡口电流电压氩气焊丝喷嘴焊速手工熔化极氩弧焊焊接参数打底层Y2502802730252.52024420450填充层Y3003202730252.52024280310表面层Y3003502730252.52024250280自动熔化极氩弧焊焊接参数打底层Y36041028323542226240280封底层清根4004302832354042226250300焊后检验焊后检验1）外观检查）外观检查 焊缝宽度焊缝宽度1822，余高，余高1.52 。2）经）经100%X射线探伤，符合标准要求。射线探伤，符合标准要求。3）力学性能）力学性能 抗拉强度抗拉强度7982MPag g/h，冷弯，冷弯90。4）按工业纯铝焊接接头快速硝酸腐蚀法检验结果，平均腐蚀速度）按工业纯铝焊接接头快速硝酸腐蚀法检验结果，平均腐蚀速度 母材母材135.37g g/h ，焊缝，焊缝139.48g g/h ，相对腐蚀速度，相对腐蚀速度30.4%。n项目二项目二铜及铜合金的焊接铜及铜合金的焊接n任务一、铜及铜合金分类、性能及用途任务一、铜及铜合金分类、性能及用途n根据不同的化学成分和颜色，可将铜及铜合金分为紫铜、黄铜、青铜根据不同的化学成分和颜色，可将铜及铜合金分为紫铜、黄铜、青铜和白铜四大类。和白铜四大类。n（一）紫铜（纯铜）（一）紫铜（纯铜）n紫铜是铜的质量分数不低于紫铜是铜的质量分数不低于99.5的工业纯铜，因表面呈紫红色而的工业纯铜，因表面呈紫红色而得名，又称为红铜。紫铜具有极好的导电性（仅次于银）、导热性、得名，又称为红铜。紫铜具有极好的导电性（仅次于银）、导热性、良好的耐腐蚀性和塑性。另外，紫铜还有良好的低温性能。良好的耐腐蚀性和塑性。另外，紫铜还有良好的低温性能。n紫铜的牌号有一号铜（紫铜的牌号有一号铜（Tl）、二号铜（）、二号铜（T2）、三号铜（）、三号铜（T3）、四号）、四号铜（铜（T4）及无氧铜（）及无氧铜（TUI和和TU2）、磷脱氧铜（）、磷脱氧铜（TUP）、锰脱氧铜）、锰脱氧铜（TUMn）。）。n紫铜在工业上被广泛地用于制造电工器件、电线、电缆、散热器、热紫铜在工业上被广泛地用于制造电工器件、电线、电缆、散热器、热交换器和冷凝器等导电和导热器件。交换器和冷凝器等导电和导热器件。n（二）黄铜（二）黄铜黄铜是以黄铜是以Zn为主要合金元素的铜合金。为主要合金元素的铜合金。n在铜在铜-锌合金的基础上加入一种或几种其他合金元素得到的黄铜，称锌合金的基础上加入一种或几种其他合金元素得到的黄铜，称为特殊黄铜。为特殊黄铜。n黄铜根据生产方式的不同，又分为加工黄铜和铸造黄铜。黄铜根据生产方式的不同，又分为加工黄铜和铸造黄铜。n黄铜具有比紫铜高得多的强度、硬度和耐腐蚀性，并能保持一定的塑黄铜具有比紫铜高得多的强度、硬度和耐腐蚀性，并能保持一定的塑性，在机械制造业中得到广泛地应用。性，在机械制造业中得到广泛地应用。n（三）白铜（三）白铜白铜是铜和镍的铜合金。白铜是铜和镍的铜合金。n按照性能和应用范围，可把白铜分为结构用白铜和电工用白铜两大类。按照性能和应用范围，可把白铜分为结构用白铜和电工用白铜两大类。结构用白铜的力学性能和耐腐蚀性较好，用于制造精密机械、化工机结构用白铜的力学性能和耐腐蚀性较好，用于制造精密机械、化工机械和船舶零件；电工用白铜具有特殊的热电性能，用于制造精密电工械和船舶零件；电工用白铜具有特殊的热电性能，用于制造精密电工测量仪器、变阻器和热电偶等。测量仪器、变阻器和热电偶等。n与紫铜、黄铜、青铜等相比，自铜在机械工业上的应用很广。与紫铜、黄铜、青铜等相比，自铜在机械工业上的应用很广。n（四）青铜（四）青铜青铜是指除铜青铜是指除铜-锌、铜锌、铜-镍合金以外的所有铜基合金，有镍合金以外的所有铜基合金，有锡青铜（如锡青铜（如QSn4一一4一一1）、铝青铜（如）、铝青铜（如QAl9一一2）、硅青铜（如）、硅青铜（如QSi3一一l）和铍青铜（如）和铍青铜（如Qbe2）等。）等。n青铜具有较高的耐磨性，良好的力学性能、铸造性能和耐腐蚀性能。青铜具有较高的耐磨性，良好的力学性能、铸造性能和耐腐蚀性能。按照生产方式的不同，青铜可分为加工青铜和铸造青铜两大类。其中，按照生产方式的不同，青铜可分为加工青铜和铸造青铜两大类。其中，铸造青铜应用较多，一般多用于铸造各种耐磨零件和与腐蚀介质接触铸造青铜应用较多，一般多用于铸造各种耐磨零件和与腐蚀介质接触的零件。的零件。n任务二、铜及铜合金的焊接性任务二、铜及铜合金的焊接性n（一）紫铜的焊接性（一）紫铜的焊接性n1、填充金属与焊件金属难熔合，变形大、填充金属与焊件金属难熔合，变形大n2、焊缝及熔合区易产生气孔、焊缝及熔合区易产生气孔n3、焊缝及近缝区容易形成热裂纹、焊缝及近缝区容易形成热裂纹n4、焊接接头的力学性能一般低于母材金属、焊接接头的力学性能一般低于母材金属n（二）黄铜的焊接性（二）黄铜的焊接性n黄铜焊接时，除会出现紫铜焊接的所有问题外，还会出现低熔点锌的黄铜焊接时，除会出现紫铜焊接的所有问题外，还会出现低熔点锌的蒸发问题。蒸发问题。n（三）青铜的焊接性（三）青铜的焊接性n青铜的导热性接近于钢，焊接性比紫铜和黄铜都要好。青铜的导热性接近于钢，焊接性比紫铜和黄铜都要好。n青铜焊接时容易出现的问题如下。青铜焊接时容易出现的问题如下。n青铜焊接时焊接应力大青铜焊接时焊接应力大n锡青铜焊接时，会产生裂纹锡青铜焊接时，会产生裂纹n铝青铜焊接时主要的问题是铝的氧化铝青铜焊接时主要的问题是铝的氧化n任务三、铜及铜合金焊接措施任务三、铜及铜合金焊接措施n焊接铜及铜合金时，为防止产生以上问题，生产中常采取以下措施。焊接铜及铜合金时，为防止产生以上问题，生产中常采取以下措施。n（一）防止铜的氧化（一）防止铜的氧化nl）焊前清理干净坡口表面及附近的杂质、焊接材料中吸附的水分。）焊前清理干净坡口表面及附近的杂质、焊接材料中吸附的水分。n2）选用含脱氧剂的焊接材料）选用含脱氧剂的焊接材料n3）气焊、碳弧焊时，可采用硼砂或硼酸作为焊接熔剂。）气焊、碳弧焊时，可采用硼砂或硼酸作为焊接熔剂。n（二）防止合金元素的蒸发与氧化（二）防止合金元素的蒸发与氧化nl）焊接黄铜时，为防止）焊接黄铜时，为防止Zn的氧化与蒸发，在焊接材料中加入的氧化与蒸发，在焊接材料中加入Sin2）焊接锡青铜时，防止锡的氧化与蒸发，选用含）焊接锡青铜时，防止锡的氧化与蒸发，选用含Si、P等脱氧剂的等脱氧剂的焊丝焊丝n3）焊接铝青铜时，为防止铝的氧化，可采用惰性气体保护焊或填加）焊接铝青铜时，为防止铝的氧化，可采用惰性气体保护焊或填加有氯化盐和氟化盐组成的熔剂。有氯化盐和氟化盐组成的熔剂。n（三）加垫板（三）加垫板n熔池中的铜液流动性很好。为防止铜液从坡口背面流失，保证焊缝成熔池中的铜液流动性很好。为防止铜液从坡口背面流失，保证焊缝成形，尤其是在焊接厚板及单面焊双面成形时，接头背面需要采用垫板。形，尤其是在焊接厚板及单面焊双面成形时，接头背面需要采用垫板。垫板有永久垫板和可拆垫板两种形式。永久垫板用与焊件相同的材料垫板有永久垫板和可拆垫板两种形式。永久垫板用与焊件相同的材料制成，焊接时与焊件熔合在一起，焊后永久地留在焊件上，适用于要制成，焊接时与焊件熔合在一起，焊后永久地留在焊件上，适用于要求不高或使用条件允许的焊接结构。可拆垫板在焊接过程中，垫板不求不高或使用条件允许的焊接结构。可拆垫板在焊接过程中，垫板不与铜液发生反应，焊后可拆卸，会降低焊缝质量。常用的可拆垫板有与铜液发生反应，焊后可拆卸，会降低焊缝质量。常用的可拆垫板有紫铜垫板、钢垫板、石墨垫板和黏结垫板（陶瓷赫结软垫和玻璃纤维紫铜垫板、钢垫板、石墨垫板和黏结垫板（陶瓷赫结软垫和玻璃纤维软垫）等。软垫）等。n（四）预热（四）预热n铜及铜合金的导热性好，容易产生未焊透现象。为保证焊件焊透，常铜及铜合金的导热性好，容易产生未焊透现象。为保证焊件焊透，常需要焊前预热。充分地预热焊件后，并在焊接过程中保持此温度，这需要焊前预热。充分地预热焊件后，并在焊接过程中保持此温度，这是保证焊接质量的关键。预热温度根据焊件形状、尺寸、焊接方法和是保证焊接质量的关键。预热温度根据焊件形状、尺寸、焊接方法和焊接参数确定，预热温度一般为焊接参数确定，预热温度一般为300700。n（五）接头和坡口形式（五）接头和坡口形式n焊接铜及铜合金时，最常用的接头形式是对接接头和端接接头。而搭焊接铜及铜合金时，最常用的接头形式是对接接头和端接接头。而搭接接头、接接头、T形接头和角接接头有散热速度快、热源不易对称加热、接形接头和角接接头有散热速度快、热源不易对称加热、接头两侧散热不对称等缺点，很难获得成形均匀的焊缝。头两侧散热不对称等缺点，很难获得成形均匀的焊缝。n在没有焊缝成形装置的情况下，可选用双面焊接接头，特别是开坡口在没有焊缝成形装置的情况下，可选用双面焊接接头，特别是开坡口的单面焊焊接接头，必须在背面加上垫板。的单面焊焊接接头，必须在背面加上垫板。n紫铜紫铜TIG焊接的接头和坡口的形式及尺寸。焊接的接头和坡口的形式及尺寸。n(a）卷边接头）卷边接头T2mm(b）对接接头，）对接接头，I形坡口，形坡口，(T=36mm)(c)对接接头，对接接头，V形坡口形坡口(T=615mm)(d)对接接头，对接接头，X形坡口形坡口（T=1525mm)(e）对接接头，）对接接头，U形坡口形坡口（T=1015mm)(f)对接接头，双对接接头，双U形坡口形坡口（T20mm)不同厚度（厚度差不同厚度（厚度差3mm）的焊件对接时，要把厚度大的焊件一端削薄，）的焊件对接时，要把厚度大的焊件一端削薄，采用过渡接头，采用过渡接头，不同厚度对接接头的过渡形式不同厚度对接接头的过渡形式（六）焊件的装配（六）焊件的装配根据不同的焊件厚度、焊接方法、接头形式和坡口尺寸，焊件装根据不同的焊件厚度、焊接方法、接头形式和坡口尺寸，焊件装配时要预留出一定的装配间隙。预留焊件装配间隙的方法有等配时要预留出一定的装配间隙。预留焊件装配间隙的方法有等间隙法和不等间隙法间隙法和不等间隙法1、等间隙法、等间隙法等间隙法是根据焊件的厚度预留出大小一定的间隙等间隙法是根据焊件的厚度预留出大小一定的间隙a，各处间隙相，各处间隙相等，并采用定位焊。等，并采用定位焊。2、不等间隙法、不等间隙法不等间隙法是指根据焊件的厚度、焊缝长度、垫板种类、焊接方不等间隙法是指根据焊件的厚度、焊缝长度、垫板种类、焊接方法等，预留出不等距的法等，预留出不等距的a1和和a2。不等间隙法一般好于等间隙法。采用不等间。不等间隙法一般好于等间隙法。采用不等间隙法可使焊接过程顺利，变形小，而且可避免定位焊的麻烦。因此，对于长焊隙法可使焊接过程顺利，变形小，而且可避免定位焊的麻烦。因此，对于长焊缝一般选用不等间隙法。缝一般选用不等间隙法。n任务四、铜及铜合金焊接工艺任务四、铜及铜合金焊接工艺n（一）焊接方法的选择（一）焊接方法的选择n薄板的铜及铜合金焊接采用钨极氩弧焊、焊条电弧焊和气焊等焊接质薄板的铜及铜合金焊接采用钨极氩弧焊、焊条电弧焊和气焊等焊接质量较好；中厚板的铜及铜合金焊接采用埋弧焊较为合理；厚板常选择量较好；中厚板的铜及铜合金焊接采用埋弧焊较为合理；厚板常选择熔化极氩弧焊焊接。熔化极氩弧焊焊接。n（二）焊接材料（二）焊接材料n铜及铜合金的焊接材料有焊条、焊丝和气焊熔剂。铜及铜合金的焊接材料有焊条、焊丝和气焊熔剂。n（三）铜及铜合金的气焊工艺（三）铜及铜合金的气焊工艺n气焊的工艺要点如下：气焊的工艺要点如下：nl）焊前用钢丝刷或砂纸将工件和焊丝表面的油污和吸附的水分等杂质）焊前用钢丝刷或砂纸将工件和焊丝表面的油污和吸附的水分等杂质清除干净。清除干净。n2）装配焊件时，沿焊接方向的每）装配焊件时，沿焊接方向的每100mm就增大就增大0.51mm的预的预留根部间隙。留根部间隙。n3）一般采用左向焊法施焊，当纯铜焊件厚度较大时，可采用右向焊）一般采用左向焊法施焊，当纯铜焊件厚度较大时，可采用右向焊法。每个焊接接头在焊接中不能间断，尽可能地采用最大焊速，不允法。每个焊接接头在焊接中不能间断，尽可能地采用最大焊速，不允许重复加热焊缝。许重复加热焊缝。n4）铜及铜合金要选择比焊接低碳钢时大）铜及铜合金要选择比焊接低碳钢时大1一一2倍的火焰能率施焊。倍的火焰能率施焊。n5）焊接铜及铜合金时，选用的火焰性质、预热温度及焊后热处理）焊接铜及铜合金时，选用的火焰性质、预热温度及焊后热处理n6）焊接参数：）焊接参数：n紫铜气焊时选用中性焰，用紫铜气焊时选用中性焰，用CJ301气焊熔剂和气焊熔剂和HS201或或HS202焊丝焊丝n黄铜气焊时选用中性焰或轻微的氧化焰，用黄铜气焊时选用中性焰或轻微的氧化焰，用CJ301气气焊熔剂和焊熔剂和HS221、HS222或或HS224焊丝，操作中应焊丝，操作中应尽量避免焰芯与熔池金属直接接触，左向焊法施焊。尽量避免焰芯与熔池金属直接接触，左向焊法施焊。n锡青铜气焊时，使用与母材成分相同或最好比母材含锡青铜气焊时，使用与母材成分相同或最好比母材含锡量高锡量高12的焊丝，熔剂选用的焊丝，熔剂选用CJ301。由于高温时。由于高温时锡青铜有脆性，因此焊接时不允许对焊件有冲击，焊后也锡青铜有脆性，因此焊接时不允许对焊件有冲击，焊后也不能立即搬动焊件，以防焊件开裂。不能立即搬动焊件，以防焊件开裂。n铝青铜气焊时，使用与母材相同成分的焊丝，为有效地破铝青铜气焊时，使用与母材相同成分的焊丝，为有效地破坏氧化膜，通常采用的气焊熔剂是坏氧化膜，通常采用的气焊熔剂是CJ401。n（四）铜及铜合金氩弧焊的焊接要点（四）铜及铜合金氩弧焊的焊接要点n1、钨极氩弧焊的焊接要点、钨极氩弧焊的焊接要点n铜及铜合金钨极氨弧焊的焊接要点有：铜及铜合金钨极氨弧焊的焊接要点有：nl）厚度小于）厚度小于3mm的焊件，可采用的焊件，可采用I形坡口，不加填充焊丝；厚度较形坡口，不加填充焊丝；厚度较大的焊件可开大的焊件可开V形或形或X形坡口。形坡口。n2）在石墨板或不锈钢钢板上引燃电弧，当电弧燃烧稳定后再移到待）在石墨板或不锈钢钢板上引燃电弧，当电弧燃烧稳定后再移到待焊处施焊。焊处施焊。n3）采用短弧（）采用短弧（35mm）焊接，焊件反面加上垫板；采用左向焊法）焊接，焊件反面加上垫板；采用左向焊法施焊，喷嘴到焊件表面距离为施焊，喷嘴到焊件表面距离为814mm，钨极伸出长度为，钨极伸出长度为57mm。n4）焊接中焊嘴不摆动，开始焊接速度小一些。多层焊时，第一层焊）焊接中焊嘴不摆动，开始焊接速度小一些。多层焊时，第一层焊缝焊接速度不宜过大。缝焊接速度不宜过大。n5）紫铜钨极氩弧焊的焊丝可选用）紫铜钨极氩弧焊的焊丝可选用HS201或或HS202，电源采用直流，电源采用直流正接。黄铜钨极氩弧焊的焊丝可选用正接。黄铜钨极氩弧焊的焊丝可选用HS221（锡黄铜焊丝）、（锡黄铜焊丝）、HS222（铁黄铜焊丝）或（铁黄铜焊丝）或HS224（硅黄铜焊丝）等，电源可用直（硅黄铜焊丝）等，电源可用直流正接或交流流正接或交流n2、熔化极氩弧焊的焊接要点、熔化极氩弧焊的焊接要点n熔化极氩弧焊（熔化极氩弧焊（MIG）与钨极氩弧焊相比，可选）与钨极氩弧焊相比，可选用更大的焊接电流，电弧功率大，焊接速度快，用更大的焊接电流，电弧功率大，焊接速度快，是中厚度铜及铜合金焊件的理想焊接方法。它的是中厚度铜及铜合金焊件的理想焊接方法。它的焊接要点有：焊接要点有：nl）单面焊时，焊件背面都应加上垫板，电源一律）单面焊时，焊件背面都应加上垫板，电源一律采用直流反接。采用直流反接。n2）焊件最好开）焊件最好开V形或形或X形坡口。形坡口。n3）焊接黄铜时，为防止锌的蒸发，应选用含铝）焊接黄铜时，为防止锌的蒸发，应选用含铝和磷的青铜作为焊丝，并采用低电弧电压和小的和磷的青铜作为焊丝，并采用低电弧电压和小的焊接电流。焊接电流。n项目三项目三钛及钛合金的焊接钛及钛合金的焊接n任务一、钛及钛合金的种类和性能任务一、钛及钛合金的种类和性能n钛及钛合金具有密度小（约为钛及钛合金具有密度小（约为4.5g/cm3）、熔点高（约为）、熔点高（约为1668）、比强度大（即强度高而质量小）的特点，还有较高的高）、比强度大（即强度高而质量小）的特点，还有较高的高温强度和低温韧性及良好的耐腐蚀性等优点，被广泛地用于航空、航温强度和低温韧性及良好的耐腐蚀性等优点，被广泛地用于航空、航天、仪表、化工和医疗器械等部门。天、仪表、化工和医疗器械等部门。n工业纯钛是银白色的金属。耐腐蚀性能优于不锈钢。工业纯钛是银白色的金属。耐腐蚀性能优于不锈钢。n根据工业纯钛中杂质含量的不同，工业纯钛有根据工业纯钛中杂质含量的不同，工业纯钛有TA1,TA2,TA3三种三种牌号。其中，牌号。其中，TA1的纯度最高，的纯度最高，TA3最低。最低。n工业纯钛的塑性和韧性良好，加上优良的耐腐蚀性和加工性工业纯钛的塑性和韧性良好，加上优良的耐腐蚀性和加工性n在化学工业等领域被得到广泛的应用。但工业纯钛的强度不太高，为在化学工业等领域被得到广泛的应用。但工业纯钛的强度不太高，为提高强度，进一步改善塑性和抗氧化性，就需要在纯钛的基础上加入提高强度，进一步改善塑性和抗氧化性，就需要在纯钛的基础上加入一些合金元素得到钛合金。一些合金元素得到钛合金。n（二）钛合金（二）钛合金n在工业纯钛中加在工业纯钛中加Al、Mo、Cr、Mn等合金元素后，所得等合金元素后，所得钛合金的强度得到显著的提高。加人合金元素的种类和数钛合金的强度得到显著的提高。加人合金元素的种类和数量不同，钛合金的室温组织也有所不同。一般有量不同，钛合金的室温组织也有所不同。一般有钛合金、钛合金、钛合金和钛合金和+钛合金三类，分别用钛合金三类，分别用TA、TB、TC表示。表示。n钛合金的最大优点是比强度大，具有良好的韧性和焊接性，钛合金的最大优点是比强度大，具有良好的韧性和焊接性，在航天、航空领域中得到了广泛地应用。钛合金还是一种在航天、航空领域中得到了广泛地应用。钛合金还是一种重要的功能材料。其中，重要的功能材料。其中，TiNb钛合金是一种超导材料，钛合金是一种超导材料，TiNi钛合金是一种有记忆功能的材料，钛合金是一种有记忆功能的材料，TiFe钛合金可作钛合金可作为储氩材料。另外，钛合金与生物的相容性好，在医学上为储氩材料。另外，钛合金与生物的相容性好，在医学上可作为人工关节和内固定材料。可作为人工关节和内固定材料。n任务二、钛及钛合金的焊接性任务二、钛及钛合金的焊接性n（一）焊接接头具有一定的脆性（一）焊接接头具有一定的脆性n钛在钛在540以上生成的氧化膜却不致密。钛在高于以上生成的氧化膜却不致密。钛在高于300的环境中能快速吸氢，高于的环境中能快速吸氢，高于600时能快速吸氧，高于时能快速吸氧，高于700时能快速吸氮。因此，在焊接的高温条件下，如果时能快速吸氮。因此，在焊接的高温条件下，如果保护效果不好，焊缝中将会含有大量的氧、氮、氢，使焊缝金属和高温近缝区的塑性、保护效果不好，焊缝中将会含有大量的氧、氮、氢，使焊缝金属和高温近缝区的塑性、韧性下降，焊接接头产生脆化现象。韧性下降，焊接接头产生脆化现象。n钛及钛合金焊接时，熔焊时需要采用惰性气体或真空进行保护。必要时还应采用焊前钛及钛合金焊接时，熔焊时需要采用惰性气体或真空进行保护。必要时还应采用焊前预热、调整焊接参数等措施，以降低冷却速度，避免产生接头脆化现象。预热、调整焊接参数等措施，以降低冷却速度，避免产生接头脆化现象。n（二）容易产生冷裂纹（二）容易产生冷裂纹n焊接过程中，由于氢溶解度的变化引起焊接过程中，由于氢溶解度的变化引起相过饱和析出，同时体积膨胀引起较大的内应相过饱和析出，同时体积膨胀引起较大的内应力，从而导致产生冷裂纹。复杂结构的钛及钛合金焊接时，为避免产生冷裂纹，可进力，从而导致产生冷裂纹。复杂结构的钛及钛合金焊接时，为避免产生冷裂纹，可进行焊后消除应力处理行焊后消除应力处理n(三）气孔三）气孔n气孔是钛及钛合金焊接时最常见的缺陷，约占钛合金焊接缺陷的气孔是钛及钛合金焊接时最常见的缺陷，约占钛合金焊接缺陷的70以上。气孔会造以上。气孔会造成应力集中，使焊接接头的塑性和疲劳强度降低，严重时导致钛合金结构发生断裂破成应力集中，使焊接接头的塑性和疲劳强度降低，严重时导致钛合金结构发生断裂破坏。钛及钛合金焊接时防止产生气孔的措施就是对焊接材料及焊接表面进行严格处理坏。钛及钛合金焊接时防止产生气孔的措施就是对焊接材料及焊接表面进行严格处理和改进焊接方法工艺。和改进焊接方法工艺。n（四）焊接变形大，焊接接头有过热倾向（四）焊接变形大，焊接接头有过热倾向n钛及钛合金焊接时的变形量比不锈钢要大一倍多，焊接变形较大焊接时宜采用垫板和钛及钛合金焊接时的变形量比不锈钢要大一倍多，焊接变形较大焊接时宜采用垫板和压板将焊件压紧以减小焊接变形量。压板将焊件压紧以减小焊接变形量。n钛的熔点高、电阻率大、热导率小，熔池具有较高的温度和较大的体积，热影响区在钛的熔点高、电阻率大、热导率小，熔池具有较高的温度和较大的体积，热影响区在高温下停留时间长，容易引起焊接接头过热而造成接头塑性下降。焊接时可采用小电高温下停留时间长，容易引起焊接接头过热而造成接头塑性下降。焊接时可采用小电流、快速焊的焊接工艺。流、快速焊的焊接工艺。n任务三、钛及钛合金的焊接措施任务三、钛及钛合金的焊接措施n（一）坡口形式和尺寸（一）坡口形式和尺寸n选择钛及钛合金的坡口形式和尺寸时，以尽量减少焊接层数和填充金选择钛及钛合金的坡口形式和尺寸时，以尽量减少焊接层数和填充金属为原则。因为随着焊接层数的增加，焊缝累积的吸气量也会增加，属为原则。因为随着焊接层数的增加，焊缝累积的吸气量也会增加，使焊缝塑性下降。使焊缝塑性下降。n钛及钛合金对接接头的坡口形式有：无坡口对接、钛及钛合金对接接头的坡口形式有：无坡口对接、V形坡口对接形坡口对接、卷、卷边对接边对接n（二）焊接接头的保护措施（二）焊接接头的保护措施n1、对保护气体纯度的要求氩气纯度为一级、对保护气体纯度的要求氩气纯度为一级n2、氩气的保护装置、氩气的保护装置n钛及钛合金焊接的关键是钛及钛合金焊接的关键是400以上区域的保护，因此需要特殊的保以上区域的保护，因此需要特殊的保护装置，以获得优质的焊接接头。护装置，以获得优质的焊接接头。n3、背面充氩保护以保护背面焊缝。、背面充氩保护以保护背面焊缝。n（三）焊前清理和焊后热处理（三）焊前清理和焊后热处理n1、焊前清理、焊前清理n焊接前，应将焊丝和焊件表面的油污、氧化物等焊接前，应将焊丝和焊件表面的油污、氧化物等清理干净。清理的方法有机械清理和化学清理。清理干净。清理的方法有机械清理和化学清理。n2、焊后热处理、焊后热处理n焊后热处理的目的是消除焊接应力、稳定组织和焊后热处理的目的是消除焊接应力、稳定组织和获得最佳的物理获得最佳的物理-化学性能。对钛及钛合金，可根化学性能。对钛及钛合金，可根据合金成分、原始状态和结构使用要求，分别选据合金成分、原始状态和结构使用要求，分别选择退火、时效处理或淬火择退火、时效处理或淬火-时效处理。时效处理。n任务四、钛及钛合金的焊接工艺要点任务四、钛及钛合金的焊接工艺要点n（一）焊丝的选择（一）焊丝的选择n焊丝一般选用与母材同质材料，常用的牌号有焊丝一般选用与母材同质材料，常用的牌号有TA1、TA2、TA3、TA4、TA5、TA6和和TC3。为改善焊接接头塑性，可选用比母材合金化程度稍低的。为改善焊接接头塑性，可选用比母材合金化程度稍低的焊丝。焊丝。n（二）焊接方法及焊接参数（二）焊接方法及焊接参数n钛及钛合金的焊接方法可选用氩弧焊、等离子弧焊、压力焊、钎焊和真空电钛及钛合金的焊接方法可选用氩弧焊、等离子弧焊、压力焊、钎焊和真空电子束焊等。目前，应用最广泛的是手工钨极氩弧焊。子束焊等。目前，应用最广泛的是手工钨极氩弧焊。n1、钨极氩弧焊主要用于焊件厚度小于、钨极氩弧焊主要用于焊件厚度小于10mm的钛板焊接。熔化极氩弧焊主的钛板焊接。熔化极氩弧焊主要用于焊接厚度要用于焊接厚度320mm钛及钛合金。钛及钛合金。n2、焊接参数的选择原则是，防止焊缝出现晶粒长大的倾向，同时避免焊后形、焊接参数的选择原则是，防止焊缝出现晶粒长大的倾向，同时避免焊后形成脆硬组织。选择钛及钛合金焊接参数要注意以下几点。成脆硬组织。选择钛及钛合金焊接参数要注意以下几点。n1）尽量采用小热输入。在保证焊缝成形良好的前提下，尽量选用较小的焊接）尽量采用小热输入。在保证焊缝成形良好的前提下，尽量选用较小的焊接电流和焊接速度。电流和焊接速度。n2）氩气流量不必太大，通常的氩气流量为）氩气流量不必太大，通常的氩气流量为812L/min。但保护罩和管道。但保护罩和管道内的氩气要保证有足够的流量。内的氩气要保证有足够的流量。n3）为加大保护范围，应增加焊枪喷嘴的直径。如焊接厚度为）为加大保护范围，应增加焊枪喷嘴的直径。如焊接厚度为1.53mm的的钛板，喷嘴直径一般为钛板，喷嘴直径一般为1015.n3、钛及钛合金焊接操作要点、钛及钛合金焊接操作要点n1）焊接时，尽量采用短弧操作。在不影响观察熔池的情况下，弧长）焊接时，尽量采用短弧操作。在不影响观察熔池的情况下，弧长越小越好（通常为越小越好（通常为10mm左右），以使焊件得到良好的保护。左右），以使焊件得到良好的保护。n2）填加焊丝时要采用滴入式，焊丝末端在焊接过程中始终不要离开）填加焊丝时要采用滴入式，焊丝末端在焊接过程中始终不要离开氩气保护区。氩气保护区。n3）焊枪喷嘴要略向前倾斜，与焊件的夹角保持为）焊枪喷嘴要略向前倾斜，与焊件的夹角保持为700800，可使，可使氩气更好保护熔池。焊炬移动速度要均匀，采用直线运动，不要做横氩气更好保护熔池。焊炬移动速度要均匀，采用直线运动，不要做横向摆动。向摆动。n4）多层焊时，一定要等到上一道焊缝完全冷却下来后，再焊接下一）多层焊时，一定要等到上一道焊缝完全冷却下来后，再焊接下一道焊缝。道焊缝。n5）焊接时要尽量一次焊完：如果中断或焊接结束熄弧时，氩气要继）焊接时要尽量一次焊完：如果中断或焊接结束熄弧时，氩气要继续保护续保护1530s，直到焊接接头的温度低于，直到焊接接头的温度低于400。n6）焊接过程中，如果焊缝或焊丝表面发生氧化，必须将氧化皮除去）焊接过程中，如果焊缝或焊丝表面发生氧化，必须将氧化皮除去后才能进行焊接。后才能进行焊接。